DE102022207242A1 - Verfahren und Vorrichtung zum prädiktiven Schwenken einer Sitzeinrichtung eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum prädiktiven Schwenken einer Sitzeinrichtung eines Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung eines Fahrzeugs mit den Schritten:Ermitteln eines von dem Fahrzeug (1) zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitts (S) durch ein Navigationssystem,Berechnung eines ersten Winkels zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für einen ersten, zumindest abschnittsweise vor dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt, durch eine Rechnereinrichtung,Berechnung eines zweiten Winkels zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für einen zweiten, zumindest abschnittsweise nach dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt,Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung entsprechend des vorberechneten ersten Winkels (β) während des Befahrens des ersten Streckenabschnitts,Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung entsprechend des vorberechneten zweiten Winkels (β) während des Befahrens des zweiten Streckenabschnitts,wobei die Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels und des zweiten Winkels gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung verschieden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Fahrzeug.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen eines zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstet ist oder zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist.
  • Die Entwicklung von Fahrzeugen verfolgt seit einiger Zeit im Wesentlichen die drei Ziele, Fahrzeuge energieeffizienter, sicherer und / oder komfortabler zu machen. Wesentlichen Einfluss darauf - insbesondere im Hinblick auf die Energieeffizienz - haben beispielsweise der Motor und die Karosserie. Der Motor hat beispielsweise durch die Auswahl dessen Leistung, der zum Vortrieb des Fahrzeugs eingesetzten Energiequelle und dessen Gewicht einen Einfluss, die Karosserie, beispielsweise durch ihre Form und ihr Gewicht. Viele dieser Variablen sind jedoch nicht frei wählbar oder bereits so optimiert, dass der benötigte Aufwand nicht mehr im Verhältnis zum Nutzen steht.
  • Daher wurde in der Vergangenheit vermehrt versucht, andere Möglichkeiten zur Überwachung und Optimierung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs unternommen. Insbesondere im Zusammenhang mit Entwicklungen zum (teil-) autonomen Fahren wurden Fahrzeuge entwickelt, die Vielzahl von Sensoren enthalten, welche Fahrzeugdaten und/oder Umgebungsdaten ermitteln. Diese Daten werden zur Ermittlung eines geeigneten Fahrmodus eingesetzt, welcher einerseits sowohl die Sicherheit des Fahrzeugs, dessen Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer gewährleistet und andererseits das Fahrzeug auch in einem möglichst energiesparenden Modus fahren lässt. So ist es beispielsweise bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren Stand der Technik, einen oder mehrere Zylinder nicht zu nutzen, wenn deren Leistung nicht benötigt wird.
  • Die in modernen Fahrzeugen enthaltenen Sensoren und Aktoren können auch dazu genutzt werden, den Fahrkomfort zu erhöhen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine (teil-) autonome Fahrzeugsteuerung beispielsweise auf Basis der für die vorausgeberechnete Strecke verfügbaren Informationen zur Streckenauslastung, Ampelsteuerung und Geschwindigkeitsvorgaben die Fahrzeuggeschwindigkeit frühzeitig anpasst. Dadurch können abrupte Geschwindigkeitsänderungen reduziert werden und die auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungskräfte verringert werden. Insbesondere beim (voll-) autonomen Fahren sind alle Fahrzeuginsassen Passagiere, denen ein möglichst angenehmes und komfortables Reisen ermöglicht werden sollte. Ablenkungen und Unterbrechungen von während der Reise ausgeübten sonstigen Tätigkeiten wie Lesen, Schreiben, Arbeiten oder Spielen durch unerwartete oder plötzliche ausgeführte Fahrzeugmanöver mit großer Änderungsrate der Beschleunigung sollten vermieden werden.
  • Bereits in der Vergangenheit ist versucht worden, Fahrzeuginsassen vor starken seitlich - also entlang der Schulterachse - einwirkenden Kräften, insbesondere Beschleunigungskräften zu schützen. Diese Kräfte, die insbesondere durch eine Querbeschleunigung, beispielsweise bei einer Kurvendurchfahrt hervorgerufen werden, werden als besonders unangenehm empfunden, da in üblichen Fahrzeugsitzen der Oberkörper seitlich wenig stabilisiert ist und daher den einwirkenden Kräften zumindest teilweise von der betroffenen Person aktiv entgegengewirkt werden muss.
  • Anders ist die Situation bei in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Kräften. In Richtung der Sitzlehne (meist in Richtung Fahrzeugheck) wirkende Kräfte werden von einer betroffenen Person als wenige störend empfunden, da sie nicht zu einer (zumindest keiner starken) Bewegung des Oberkörpers führt, da dieser durch die Sitzlehne stabilisiert ist. Der Oberkörper wird lediglich weiter in die Lehne hineingedrückt. Ein aktives Gegenwirken ist nicht erforderlich. Auch Beschleunigungen in die Gegenrichtung (meist in Fahrtrichtung) werden zumindest im unteren Beschleunigungsbereich als weniger Störend empfunden, da aufgrund der meist leicht geneigten Sitzposition mit einem leicht liegenden Charakter auch hier eine Bewegung des Oberkörpers nicht auftritt und das aktive Gegenwirken der Insassen nicht notwendig ist.
  • Es ist bereits bekannt, dass durch ein Verdrehen eines Sitzes der Komfort gesteigert werden kann. So ist beispielsweise aus der Patentanmeldung DE 10012 035 A1 der Anmelderin ein Fahrzeugsitz und ein Verfahren zur Änderung eines Verdrehwinkels des Fahrzeugsitzes bekannt, mit einem solchen Sitz kann flexibel auf die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen reagiert werden und insbesondere ein hoher Ein- und Ausstiegskomfort sichergestellt sein, der nicht zu Lasten der Sitzstabilität bei starken Querbeschleunigungen führt. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass Betriebsparameter des Fahrzeugs ermittelt werden bei der Detektion steigender Querbeschleunigung der Verdrehwinkel erhöht derart erhöht wird, dass eine Abstützung eines Fahrzeuginsassen am Lehnenteil vergrößert wird.
  • Außerdem ist aus DE 10 2014 221 337 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mittels derer das Auftreten von Reisekrankheit vermieden oder zumindest reduziert werden soll. Das dazu vorgesehene System umfasst einen Computer, dazu konfiguriert ist Daten in Bezug auf eine Bewegung des Fahrzeugs zu sammeln und auf der Basis der gesammelten Daten zu bestimmen, ob eine Grenze, die mit Reisekrankheit in Verbindung steht, überschritten ist. Wird ein solcher Status detektiert, wird eine Komponente des Fahrzeugs auf Basis der gesammelten Daten justiert. Die zu justierende Komponente kann ein Fahrzeugsitz sein.
  • Dazu könnte ein Sitz des Fahrzeugs derart justiert werden, dass einem Insassen des Fahrzeugs eine Empfindung einer (zur Reisekrankheit führenden) Bewegung erspart wird. Dazu ist beispielsweise vorgesehen, den Sitz des Fahrzeugs phasenverschoben zum Fahrzeug zu bewegen. Es ist angedacht, für jede Bewegung des Fahrzeugs in einer X-, Y- oder Z-Richtung einen Sitz um einen jeweiligen skalierten Betrag in der X-, Y- oder Z-Richtung zu bewegen.
  • Wie oben dargelegt, ist es zwar grundsätzlich bekannt, dass ein Fahrzeugsitz zur Verbesserung des Fahrkomforts rotiert wird, jedoch ermöglichen bekannte Systeme nur das Reagieren auf eine unmittelbar auftretende Beschleunigung. Deren Ausgleich führt in den bekannten Systemen häufig zu unerwarteten Bewegungen des Sitzes. Dies kann insbesondere dann zu gefährlichen Fahrsituationen führen, wenn der Sitz eines Fahrzeugführers in unerwarteter Weise bewegt wird und dadurch Bedienelemente nicht mehr in der üblichen und erwarteten Position relativ zum Sitz angeordnet sind, oder diese Bedienelemente aufgrund der geänderten Sitzposition für den Fahrzeugführer sogar unerreichbar werden.
  • Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches den Fahrkomfort bei Kurvenfahrten erhöht, ohne die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile aufzuweisen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung eines bevorzugt zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs, umfassend die Schritte:
    1. a) Ermitteln eines von dem Fahrzeug zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitts durch ein Navigationssystem,
    2. b) Berechnung eines ersten Winkels zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für einen ersten, zumindest abschnittsweise vor dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt, durch eine Rechnereinrichtung,
    3. c) Berechnung eines zweiten Winkels zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für einen zweiten, zumindest abschnittsweise nach dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt,
    4. d) Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung entsprechend des vorberechneten ersten Winkels (α) während des Befahrens des ersten Streckenabschnitts, und
    5. e) Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung entsprechend des vorberechneten zweiten Winkels (β) während des Befahrens des zweiten Streckenabschnitts.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels und des zweiten Winkels gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung verschieden ist. Dies führt dazu, dass während einer Kurvendurchfahrt unter zumindest zeitweise um den ersten und zweiten Winkel verschwenkter und/oder rotierter Sitzeinrichtung die auf einen auf dieser Sitzeinrichtung positionierten Fahrzeuginsassen wirkende maximale Querbeschleunigung geringer ist als eine maximale Querbeschleunigung die beim Durchfahren dieser Kurve ohne Verschwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung auftreten würde.
  • Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Navigationssystem und der von diesem ermittelte zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitt in das Verfahren einbezogen. Durch die Einbeziehung von Navigationsdaten kann das Verfahren proaktiv durchgeführt werden und abrupte und/oder gefährliche Bewegungen des Sitzes somit vermieden werden.
  • Als Kurvendurchfahrt soll dabei das Befahren eines Streckenabschnitts verstanden werden, der zumindest abschnittsweise einen beliebigen Streckenverlauf mit nichtkonstanter Kurvenkrümmung aufweist. Die Kurvenkrümmen kann abschnittsweise auch gleich null sein, der Streckenabschnitt also ein oder mehrere geradlinig verlaufende Teilstücke aufweisen.
  • Es konnte überraschenderweise gefunden werden, dass sich durch die mindestens einmalige Änderung der Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels und des zweiten Winkels gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung während einer Kurvendurchfahrt eine für die Insassen besonders komfortable Kurvendurchfahrt realisieren lässt, da extreme Beschleunigungänderungen in kurzer Zeit (hohe Rücke) vermieden werden können. Anders als bei dem eingangs als Stand der Technik beschriebenen Verfahren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise möglich, nicht erst auf hohe Rücke reagieren zu müssen, sondern bereits das Auftreten hoher Rücke dadurch zu vermeiden, dass eine Auslenkung einer Sitzeinrichtung gegenüber der Fahrzeuglängsachse frühzeitig und in Abhängigkeit des vom Navigationssystem ermittelten Streckenabschnitts angepasst wird. Es ist somit durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, derartige Beschleunigungsspitzen und besonders große Steigungen in einem Beschleunigung/Zeit-Diagramm zu vermeiden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit den in den 5 und 6 dargestellten Beschleunigung/Zeit-Diagrammen beschrieben.
  • Eine große Änderungsrate der Beschleunigung wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung auch als plötzlich auftretende Beschleunigung bezeichnet. Eine zeitliche Änderungsrate der Beschleunigung eines Körpers wird in der Kinematik als „Ruck“ bezeichnet. Der Ruck entspricht der ersten Ableitung der Beschleunigung nach der Zeit. Eine kurzfristig auftretende Beschleunigung zeichnet sich üblicherweise durch eine große Steigung in einem Beschleunigung-Zeit-Diagramm aus. Dementsprechend ist der Betrag der Ableitung der Beschleunigung über die Zeit an diesem Punkt groß. Derartige kurzfristige beziehungsweise abrupte Beschleunigungen oder Rücke werden von Fahrzeuginsassen oft als besonders störend und unangenehm empfunden.
  • Im Rahmen dieser Erfindung wird in vielen Fällen zwischen der kinematischen Beschleunigung und der auf Insassen wirkende Beschleunigung unterschieden. Soweit nichts anderes angegeben ist, wird mit Beschleunigung die auf Insassen wirkende Beschleunigung verstanden. Die kinematische Beschleunigung wird üblicherweise durch einen Verlauf der Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit angegeben. Dessen Richtung und Größe ist beispielsweise durch Faktoren wie Kurvenradius und Geschwindigkeit(sänderung) des Fahrzeugs vorgegeben. Dieser Beschleunigungsvektor kann in zwei Vektoren zerlegt werden, von denen ein erster tangential und ein zweiter normal zur Bahnkurve gerichtet sind. Der erste dieser beiden Vektoren definiert die Tangentialbeschleunigung. Er beschreibt die zeitliche Änderung der Geschwindigkeitsbetrages und bildet eine Tangente zur Bahnkurve. Der zweite dieser beiden Vektoren definiert die Normalbeschleunigung. Er beschreibt die zeitliche Änderung der Geschwindigkeitsrichtung. Bei seiner Kenntnis lässt sich aus ihm ein Maß für die Krümmung der Bahnkurve ermitteln.
  • Demgegenüber zielt die vorliegende Erfindung vorzugsweise darauf ab, die auf Insassen wirkende Beschleunigung und demnach auch den wirkenden Ruck so zu verändern, dass dieser für Fahrzeuginsassen als weniger Störend empfunden wird und ein komfortableres Fahrgefühl entsteht. Dazu wird vorzugsweise auf ein fahrzeugfestes Bezugssystem abgestellt, bei welchem bei den auf Insassen wirkende Beschleunigung (beziehungsweise Ruck) zwischen der Beschleunigung (beziehungsweise dem Ruck) in Längs- und Querrichtung (bezüglich der Fahrzeuglängsachse) unterschieden wird.
  • Der Betrag der auf die Insassen wirkende (und von den Insassen gefühlten) Beschleunigung ist (da nur ein anderes Bezugssystem zugrunde liegt) gleich der kinematischen Beschleunigung. Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung ist es jedoch vorzugsweise durch eine geeignete Ausrichtung einer Sitzeinrichtung möglich, die Richtung der auf die Passagiere wirkenden Beschleunigung (Längs- und Querbeschleunigung) zu verändern. Beispielsweise kann dadurch eine kinematische Längsbeschleunigung (oder Tangentialbeschleunigung) des Fahrzeugs in eine (von einem Insassen) gefühlte Querbeschleunigung umwandeln und umgekehrt.
  • Vorzugsweise ergeben sich durch die Entkopplung der Längs- und Querbeschleunigung von der Tangentialbeschleunigung und Normalbeschleunigung Möglichkeiten, die Richtung der auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigung zu verändern und somit den Betrag des gefühlten Rucks zu verkleinern. Dies wird als Komfortsteigerung wahrgenommen. Da auch die Toleranz für von einem Fahrzeuginsassen gefühlte Beschleunigungen in Quer- und Längsrichtung unterschiedlich sein kann, kann auch eine durch die vorliegende Erfindung erreichbare gesteuerte Umverteilung der auf den Insassen wirkenden Gesamtbeschleunigung in als besonders komfortabel empfundene Anteile in Längs- und Querbeschleunigung der Komfort nochmals erhöht werden.
  • Als Sitzeinrichtung im Sinn der vorliegenden Erfindung soll ein Fahrzeugteil verstanden werden, der gegenüber einem Fahrgestell (beziehungsweise Rahmen oder Chassis oder der Bodengruppe) schwenkbar oder rotierbar ist und mindestens einem Fahrzeuginsassen einen (Sitz- und/oder Liege-) Platz bietet. Eine Sitzeinrichtung im Sinn der vorliegenden Erfindung könnte somit beispielsweise ein einzelner Fahrzeugsitz, ein Bett oder eine Liegefläche sein, aber auch eine Fahrzeugkomponente, die einen oder mehrere Sitze und/oder eine oder mehrere Liegeflächen umfasst. Denkbar ist beispielsweise, dass als Sitzeinrichtung eine Passagierkabine oder sogar die gesamte Karosserie aufgefasst wird und diese Komponente gegenüber dem Fahrgestell rotiert oder geschwenkt wird.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich die vorliegende Erfindung umsetzen, wenn es sich bei der Sitzeinrichtung um ein Element handelt, dessen Einhüllende rotationssymmetrisch ist. Denkbar ist beispielsweise ein Sitz, dessen Armlehnen, Fußablage und Rückenlehne innerhalb eines Zylinders liegen (und bevorzugt zumindest abschnittsweise dessen Mantelfläche bilden) und dessen Mittelachse die Rotationsachse bildet. Ebenfalls besonders bevorzugt ist, beispielsweise eine rotationssymmetrische Liegefläche, beispielsweise ein rundes Bett (beispielsweise in einem Campingmobil). Denkbar ist auch eine Passagierkabine, deren Grundfläche - gegebenenfalls unabhängig von der Anordnung einer oder mehrerer Sitz- und/oder Liegeflächen darauf - eine Kreisfläche ist.
  • Denkbar und in einigen Fällen bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Karosserie die Sitzeinrichtung bildet. Diese könnte beispielsweise gegenüber einem (bevorzugt 2-spurigen) Fahrgestell wie beispielsweise einem Leiterrahmen um eine vorzugsweise vertikale Achse drehbar angebracht sein.
  • Vorzugsweise ist unabhängig von der Ausgestaltung der Sitzeinrichtung ein Drehpunkt und/oder Schwenkpunkt mittig bezüglich der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Sitzeinrichtung mehrere Sitz- und/oder Liegeflächen umfasst.
  • Umfasst die Sitzeinrichtung lediglich einen einzelnen Sitz oder eine einzelne Liegefläche, so ist es bevorzugt, den Drehpunkt und/oder Schwenkpunkt zumindest einer ausgewählten Sitzeinrichtung außermittig bezüglich der Fahrzeugbreitenrichtung anzuordnen, um möglichst viele Sitzeinrichtungen im Fahrzeug unterbringen zu können und somit einer Vielzahl von Passagieren den Vorteil des erhöhten Fahrkomforts bieten zu können.
  • Insbesondere hat es sich zur Vermeidung von großen Rücken als vorteilhaft erwiesen, wenn die Berechnung des ersten Winkels und bevorzugt auch des zweiten Winkels möglichst früh vor einem erwarteten großen Ruck, insbesondere vor der Einfahrt des Fahrzeugs in die Kurve (in der ein großer Ruck auftreten könnte) erfolgt. Dies ermöglicht, dass dem Auftreten des Rucks proaktiv entgegen gewirkt werden kann.
  • Vorzugsweise erfolgt daher auch aber gegebenenfalls unabhängig davon das Ansteuern des Aktuators zur Einleitung des Schwenkens und/oder Rotierens der Sitzeinrichtung in Richtung des vorberechneten ersten Winkels (β) vor der Einfahrt des Fahrzeugs in die Kurve und/oder zum Zeitpunkt der Ausfahrt des Fahrzeugs (1) aus der Kurve ist die Sitzeinrichtung noch in Richtung des vorberechneten zweiten Winkels (β) verschwenkt und/oder rotiert. Vorzugsweise wird dazu mithilfe der Aktorik bereits vor Kurveneinfahrt ein erster Winkel (β) aufgebaut und/oder nach Kurvenausfahrt ein zweiter Winkel kurz gehalten und/oder langsam abgebaut.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich in Bezug auf eine Komforterhöhung für einen Passagier eine Variante gezeigt, bei der die Sitzeinrichtung um bis zu 45°, vorzugsweise bis zu 30°, weiter bevorzugt bis zu 15° und insbesondere bis zu 5° gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung schwenkbar und/oder rotierbar ist.
  • Aufgrund der gegenüber der Fahrtrichtung und Längsausrichtung des Fahrgestells veränderten Ausrichtung der Sitzeinrichtung kann der zwischen diesen beiden Fahrzeugkomponenten anliegende Winkel auch als Schwimmwinkel aufgefasst werden. Auch diese Bezeichnung für den/die oben beschriebenen Winkel wird im Rahmen dieser Erfindung genutzt.
  • Durch eine dieser Maßnahmen oder deren Kombination können die auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungen in ihrer Richtung verändert werden. Dadurch ist es möglich, in einer Richtung wirkende kinematische Beschleunigungsspitzen wie im Folgenden dargestellt abzupuffern, indem sie in verschiedene Wahrnehmungsrichtungen verteilt wird. Vorzugsweise ist es möglich, die auf Fahrzeuginsassen wirkende Richtungsänderungen der Gesamtbeschleunigung klein zu halten. Eventuell ist es ergänzend auch möglich, eine Beschleunigungsspitze dadurch weniger störend zu machen, dass sie örtlich und/oder zeitlich (also über eine größere Strecke und/oder auf einen längeren Zeitraum) verteilt werden. Jede einzelne dieser Maßnahmen oder jede deren Kombinationen führt dazu, dass die gefühlten Beschleunigungen in jeder Richtung langsamer auf- und abgebaut werden können, was zu niedrigeren Rücken führt. Dies führt vorzugsweise auch dazu, dass eine Richtung der Summe der auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungen sich langsamer ändert. Damit einher geht vorzugsweise auch, dass die unterschiedlichen Beschleunigungstoleranzen in Längs- und Querrichtung besser befolgt werden können. Starke Steigungen im Beschleunigung/Zeit-Diagramm können somit - durch die Umverteilung der wirkenden Kräfte und/oder da eine längere Strecke und damit auch ein größerer Zeitraum zur Verfügung steht - besonders effizient vermieden werden. Für die Fahrzeuginsassen wirkt sich dies vorteilhaft aus, da sie nicht durch plötzlich auftretende Beschleunigungsspitzen aus anderen Tätigkeiten wie Schlafen, Besprechungen, Lesen Arbeit oder Spielen aufgeschreckt werden.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird durch eine Prozessoreinrichtung für eine Vielzahl von Wegpunkten des Streckenabschnitt eine zu erwartenden Querbeschleunigung berechnet, welche auf einen Fahrzeuginsassen wirken würde, wenn die Sitzeinrichtung nicht gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung verschwenkt und/oder rotiert wird. Dies ermöglicht, hohe Beschleunigungen oder Rücke zu erkennen und diesen gegebenenfalls entgegen zu wirken. Vorzugsweise werden bei Überschreiten eines Schwellenwerts einer maximal zulässigen Querbeschleunigung die Schritte b) - d) eingeleitet. Dadurch kann dann die maximale Querbeschleunigung, die während der Durchfahrt dieses Streckenabschnitts auf einen auf dieser Sitzeinrichtung positionierten Fahrzeuginsassen wirkt, minimiert werden.
  • Werden nicht einzelne Sitze sondern größere Teile des Fahrzeugaufbaus wie beispielsweise eine Passagierkabine zur Minimierung des Rucks geschwenkt oder gedreht, könnte sich je nach Geometrie des Fahrzeugaufbaus die vom Fahrzeug auf einem Fahrstreifen eingenommene Breite durch über die übliche Breite überstehende Teile der Sitzeinrichtung vergrößert werden. Daher wird vorzugsweise für den von dem Fahrzeug zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitts eine Breite des zur Verfügung stehenden Streckenabschnitts bei der Berechnung der einzustellenden Winkel mit berücksichtigt. Vorzugsweise ist das Ergebnis einer solchen Ermittlung des von dem Fahrzeug zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitts somit keine Linie sondern ein Streifen. Dies ermöglicht es, nicht nur die Position des Fahrzeugs auf einer Linie zu definieren, sondern auch eine erlaubte maximale Breite und/oder Auslenkung beziehungsweise Rotation der Sitzinrichtung des Fahrzeugs bezüglich der Fahrtrichtung zu bestimmen. Für jede Auslenkung oder Rotation der Sitzinrichtung des Fahrzeugs muss gewährleistet sein, dass das Fahrzeug trotz einer damit eventuell einhergehenden Vergrößerung der maximalen Breite nicht seitlich über einen zulässigen Fahrbahnbereich hinausragt.
  • Jedem Punkt auf seinem solchen Streifen kann auch eine für ein Fahrzeug zur Verfügung stehende Höhe zugeordnet werden, so dass ein dreidimensionaler Raum betrachtet wird, der dem Fahrzeug für dessen Fahrt zur Verfügung steht. Im Folgenden wird der ermittelte Streckenabschnitt daher synonym auch als „Schlauch“ bezeichnet. Vorzugsweise wir der Streckenabschnitt so ermittelt, dass sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs über den gesamten Streckenabschnitt innerhalb der zur Verfügung stehenden Breite befindet. Hierbei wird vorzugsweise auf den Schwerpunkt des Fahrzeugs abgestellt wird, wobei dieser Schwerpunkt üblicherweise im Fahrzeuginneren liegt. Das Fahrzeug erstreckt von diesem Schwerpunkt aus - gegebenenfalls in Abhängigkeit der Rotation oder des Schwenkens der Sitzeinrichtung - um einen jeweils bekannten Betrag in verschiedene Richtungen. Dieser vom Fahrzeug zusätzlich beanspruchte Raum wird bei einer Berechnung eines Streckenabschnitts vorzugsweise mit berücksichtigt, insbesondere bevorzugt mit einem zusätzlichen Sicherheitsaufschlag.
  • Ein Verdrehen der Fahrzeuglängsrichtung um eine Vertikalachse wird allgemein als Gieren bezeichnet. Da das Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung von einem auf dieser Sitzeinrichtung angeordneten Fahrzeuginsassen dem Gieren ähnlich wahrgenommen wird, wird dies im Rahmen dieser Erfindung analog betrachtet. Von besonderer Bedeutung ist bei Fahrzeugen dabei der sogenannte Schwimmwinkel, welcher üblicherweise als der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Fahrzeuglängsachse - hier der Längsausrichtung (beziehungsweise vorne-hinten-Achse) der Sitzeinrichtung - um eine im Schwerpunkt des Fahrzeugs stehenden Vertikalachse definiert ist. Der Schwimmwinkel kann jedoch auch für andere Orte im Fahrzeug als den Schwerpunkt angegeben werden. Sofern im Folgenden nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Angaben zum Schwimmwinkel auf einen Schwimmwinkel um eine auf der Hinterachse, insbesondere der geometrische Mitte der Hinterachse, stehende Vertikalachse.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt das Ermitteln einer optimierten Fahrzeugausrichtung für die zukünftige Kurvenfahrt unter Berücksichtigung von mindestens einem Parameter, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bezüglich eines Fahrstreifens, eine Position des Fahrzeugs auf einem Fahrstreifen, eine longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs entlang dessen longitudinaler Richtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Kurvenradius, eine Kurvenkrümmung, eine Fahrbahnbreite, eine Fahrzeuglänge, eine Fahrzeugbreite, einem Radstand, eine Fahrzeugmasse, einem Beladungszustand, einer Gewichtsverteilung, einem Fahrbahnzustand, einem Wetterdatum, einer Verkehrsinformation, einer Streckenauslastung, einer Anzahl von Fahrzeuginsassen und der Sitzposition der Fahrzeuginsassen umfasst. Bevorzugt werden mehrere der oben genannten Parameter bei der Berechnung einer geeigneten Fahrzeugausrichtung für die zukünftige Kurvenfahrt berücksichtig. Denkbar ist beispielsweise, dass bei einer geringeren zur Verfügung stehenden Fahrbahnbreite ein maximaler Schwimmwinkel für die zukünftige Kurvenfahrt weniger groß sein darf als bei einer größeren zur Verfügung stehenden Fahrbahnbreite.
  • Denkbar ist weiterhin, dass bei lediglich einem Fahrzeuginsassen die Fahrzeugausrichtung für die zukünftige Kurvenfahrt dahingehend optimiert ist, dass die auf diesen Insassen wirkenden Beschleunigungskräfte und/oder Rücke minimiert sind. Bei mehreren Fahrzeuginsassen wäre dagegen eine Optimierung der Fahrzeugausrichtung für die zukünftige Kurvenfahrt dahingehend vorteilhaft, dass für diese auf diese Insassen im Mittel wirkenden Beschleunigungskräfte und/oder Rücke minimiert sind, auch wenn dabei auf einen einzelnen Fahrzeuginsassen eventuell erhöhte Beschleunigungskräfte und/oder Rücke wirken. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn eine Sitzeinrichtung mehrere Sitzplätze umfasst.
  • Um die Belegung eines Sitzes einer Sitzeinrichtung zu detektieren ist daher vorzugsweise ein Sensor vorgesehen, mittels welchem die Belegung des diesem Sensor zugeordnetem Sitzes möglich ist.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren für (oder zumindest teilweise in) einem zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeug durchgeführt. Dies ist besonders bevorzugt, da bei der (teil-) autonomen Fahrweise die Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugausrichtung für jeden Wegpunkt innerhalb des zu betrachtenden Streckenabschnitts bestimmbar und durch entsprechende Aktoren einstellbar sind. Dadurch ist es bei der Festlegung dieser Fahrzeugdaten für einen bestimmten Wegpunkt durch die (teil-) autonome Fahrzeugsteuerungseinrichtung (vereinfacht auch als Navigationssystem bezeichnet) möglich, auch die an diesem Wegpunkt die zu erwartende Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugausrichtung berechnet wird und daraufhin die zukünftig an diesem Wegpunkt zu erwartende, auf einen Fahrzeuginsassen wirkende Querbeschleunigung ebenfalls berechnet wird.
  • Alternativ oder ergänzend zu der Verfahrensführung in einem (teil-) autonomen Fahrzeug wäre es auch denkbar, dass das Verfahren für ein durch einen Menschen gesteuertes Fahrzeug durchgeführt wird. Dabei wird vorzugsweise durch das Navigationssystem für einen Wegpunkt des zu betrachtenden Streckenabschnitts eine zukünftig zu erwartende Querbeschleunigung auf Basis der für diesen Wegpunkt zu erwartenden Fahrdaten (insbesondere Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugausrichtung) berechnet. Sollten die an dem jeweiligen Wegpunkt (oder einem bezüglich des Fahrwegs davor liegenden Wegpunkt) derart von den vom Navigationssystem für diesen Wegpunkt vorherberechneten Fahrdaten abweichen, dass ein Toleranzwert überschritten wird, wird vorzugsweise eine Warnung ausgegeben. Vorzugsweise wird das Verfahren abgebrochen und die Sitzeinrichtung in eine Position rückgestellt, in der der Winkel zwischen deren Längsausrichtung und der Fahrzeuglängsrichtung gleich Null ist.
  • Als insbesondere vorteilhaft hat sich eine Verfahrensvariante gezeigt, bei welcher der erste Winkel gegenüber der Fahrtrichtung des Fahrzeugs einen spitzen Winkel in Richtung der Kurveninnenseite bildet und/oder der zweite Winkel gegenüber der Fahrtrichtung des Fahrzeugs einen spitzen Winkel in Richtung der Kurvenaußenseite bildet. Dies eröffnet die Möglichkeit, Anteile der für die Kurvendurchfahrt auftretenden (kinematischen) Beschleunigungskräfte, die durch die notwendige Drehung des Fahrzeugs (Veränderung des Normalenvektors während der Fahrt entlang einer gekrümmten Strecke) zwangsläufig auftreten, auf diese Abschnitte zu verteilen, wo sie auf den Insassen als Längs- und/oder Querbeschleunigung wahrgenommen werden. Wie insbesondere im Zusammenhang mit den 3 - 5 dargelegt ist, kann dadurch das Auftreten starker Rücke vermieden werden.
  • Wird ein Schwimmwinkel der Sitzeinrichtung betrachtet, so ist dieser vorzugsweise während des Befahrens eines ersten Abschnitts der Kurve gegenüber in Richtung der Kurvenaußenseite ausgelenkt ist und während des Befahrens eines zweiten Abschnitts der Kurve in Richtung der Kurveninnenseite. Dabei ist vorzugsweise (jeweils entlang der Fahrtrichtung) der erste Abschnitt ein vor dem Scheitelpunkt der Kurve liegender Abschnitt und der zweite Abschnitt ein nach dem Scheitelpunkt der Kurve liegender Abschnitt. Vorzugsweise wird dabei die Sitzeinrichtung bereits vor der Kurveneinfahrt und/oder eingangs der Kurve bezüglich der Fahrtrichtung in Richtung der Kurveninnenseite verdreht. Bei Annäherung an den Scheitelpunkt - wo üblicherweise besonders starke Beschleunigungskräfte und/oder besonders große Steigungen im Beschleunigung/Zeit-Diagramm auftreten, ist die Sitzeinrichtung somit vorzugsweise so weit rotiert oder geschwenkt, dass ein Teil der in diesem Punkt üblicherweise auftretenden Beschleunigungen (insbesondere Querbeschleunigungen) in Form einer Längsbeschleunigung auf einen auf der Sitzeinrichtung sitzenden Fahrzeuginsassen wirken.
  • Analog wird in dem zweiten Abschnitt (der im Wesentlichen bezüglich der Fahrtrichtung nach dem Scheitelpunkt der Kurve liegt) die Sitzeinrichtung unterproportional bezüglich der Fahrtrichtung in Richtung der Kurvenaußenseite rückgestellt. In einem ersten Teil dieses Abschnitts könnte die Sitzeinrichtung somit derart ausgelenkt sein, dass ein darauf sitzender Fahrzeuginsasse die Durchfahrt dieses Abschnitts als einem dem Krebsgang ähnlichen Fahrmodus wahrnimmt. Ein Teil der Rückstellung der Sitzeinrichtung bis zur Fahrzeuglängsrichtung wird dabei vorzugsweise auf Streckenanteile verschoben, die erst im Bereich des Kurvenausgangs oder sogar dahinter liegen. Durch das gegenüber der durch die Kurvengeometrie vorgegebenen Rotation des Fahrgestells (oder Chassis) verzögerte Drehen oder Schwenken der Sitzeinrichtung können gefühlte Beschleunigungen (insbesondere Querbeschleunigungen) somit aus dem Bereich des Scheitelpunkts (und der maximalen (Quer-) Beschleunigung) in Streckenbereiche verschoben werden, in denen wesentlich geringere Beschleunigungskräfte und Rücke auf die Fahrzeuginsassen wirken.
  • Wie insbesondere im Zusammenhang dem in 5 dargestellten Diagramm beschrieben ist, ist denkbar, dass im Scheitelpunkt die (im Wesentlichen durch die Zentripetalkraft hervorgerufene) Querbeschleunigung gegenüber einer üblichen Kurvendurchfahrt im Wesentlichen unverändert bleibt. Dennoch wird bei einer erfindungsgemäßen Verfahrensführung vorzugsweise die zeitliche Änderung der Querbeschleunigung (Querruck) und die Änderung der Wirkrichtung der auf den Passagier wirkenden resultierenden Beschleunigung (vektorielle Summe der Längs- und Querbeschleunigung) verringert.
  • Auch wenn durch die oben genannten Maßnahmen die auf Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungen gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum ausgedehnt werden, wirkt sich dies dennoch positiv auf den Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen aus, da als unangenehm empfundene starke Steigungen im Beschleunigung/Zeit-Diagramm (Rücke) vermieden oder zumindest reduziert werden können.
  • Bevorzugt können zumindest einer, bevorzugt mehrere, weiter bevorzugt alle der oben beschriebenen Verfahrensschritte unter Verwendung einer Prozessoreinrichtung und/oder Datenverarbeitungseinrichtung, mittels Anwendung wenigstens eines (computerimplementierten) Berechnungs-Verfahrens durchgeführt werden. Vorzugsweise fließen in diese Berechnungen auch Daten (computer-implementierter) Wahrnehmungs- und/oder Erfassungsaufgaben ein, wie beispielsweise (computer-implementierte) Objekterkennungsverfahren und/oder (computer-implementierte) Verfahren zur semantischen Segmentierung und/oder (computer-implementierte) Objektklassifizierung („Image classification“) und/oder (computer-implementierte) Objektlokalisierung und/oder (computerimplementierte) Kantenerkennung. Das (computer-implementierte) Verfahren kann dabei auf einem Modell maschinellen Lernens beruhen, welches etwa ein (trainiertes) neuronales Netz verwenden kann. Ergänzend oder alternativ dazu kann auch ein modellbasiertes Optimierungsverfahren verwendet werden
  • Bei einem weiter bevorzugten Verfahren werden die ermittelten und/oder errechneten Daten bevorzugt zusammen mit diesen zugeordneten, im Wesentlichen zeitgleich und/oder nachträglich ermittelten, globalen Positionsdaten - auf einer (bevorzugt fahrzeuginternen) Speichereinrichtung des Fahrzeugs abgelegt.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der (fahrzeuginternen) Speichereinrichtung um einen Ringspeicher.
  • Bevorzugt wir zumindest ein Teil der ermittelten und/oder errechneten Daten auch anderen Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt. Denkbar ist diesbezüglich beispielsweise, dass nachfolgende oder entgegenkommende Verkehrsteilnehmer über eine Nutzung eines bestimmten Streckenabschnitts durch das Ego-Fahrzeug informiert werden. Die dabei übermittelten Daten können beispielsweise eine Information über einen Zeitpunkt der Nutzung eines Streckenabschnitts, eine voraussichtliche Geschwindigkeit bei der Nutzung dieses Streckenabschnitts, eine voraussichtlich bei der Nutzung dieses Streckenabschnitts genutzte Fahrbahnbreite, Wetterdaten, Daten zum Fahrbahnzustand und andere umfassen. Diese Daten können auch auf einer externen Speichereinrichtung zum Abruf für weitere Verkehrsteilnehmer bereitgestellt werden.
  • Bei einem bevorzugten Verfahren handelt es sich bei der externen Speichereinrichtung um eine Cloud-basierte Speichereinrichtung und/oder einen externen Server. Unter einem externen Server ist insbesondere ein in Bezug auf das Fahrzeug (des Nutzers) externer Server, insbesondere ein Backend-Server, zu verstehen. Der externe Server ist beispielsweise ein Backend eines Fahrzeugherstellers oder eines Dienstanbieters, welcher dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Datum aus der oben genannten Auswahl (insbesondere mit diesem zugeordneten Ortsdaten) zu verwalten. Die Funktionen des Backend bzw. des externen Servers können dabei auf (externen) Serverfarmen durchgeführt werden. Beim (externen) Server kann es sich um ein verteiltes System handeln. Der externe Server und/oder das Backend kann Cloud-basiert sein.
  • Optional ist es auch möglich, einen oder mehrere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Ausnutzung einer externen Speichereinrichtung und/oder externen Recheneinrichtung durchzuführen. Denkbar ist beispielsweise die Berechnung von Schwimmwinkeln durch einen Backend-Server bei bestehender Datenverbindung zu dem Ego-Fahrzeug.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung von während des Durchfahrens einer Kurve von einer Sitzeinrichtung einzunehmenden ersten und zweiten Winkeln gegenüber einer Fahrzeuglängsachse. Dieses Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Aufstellen einer Beschleunigungsfunktion in welcher eine Längs und/oder Querbeschleunigung und/oder Längs- und/oder Querruck vorzugsweise gewichtet bewertet werden,
    • - Minimierung der Beschleunigungsfunktion durch Veränderung eines mit einer Sitzeinrichtung korrelierenden Winkels gegenüber der Fahrtrichtung mittels eines geeigneten Algorithmus, wobei vorzugsweise mindestens eine maximal zulässige Beschleunigung und/oder Beschleunigungsänderung unterschritten wird, und
    • - Berechnen eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für eine Vielzahl von Zeit- und/oder Wegpunkten des Durchfahrens einer Kurve, basierend auf der minimierten Beschleunigungsfunktion.
  • Bezüglich der Beschleunigungsfunktion wird darauf hingewiesen, dass die Beschleunigung als solches nicht zwingend eine Variable dieser Funktion sein muss. Der Begriff „Beschleunigungsfunktion“ wird jedoch im Rahmen dieser Erfindung verwendet, da mindestens eine Variable einer solchen Funktion eine (Längs und/oder Quer-) Beschleunigung beeinflusst, zur Berechnung einer Beschleunigung herangezogen werden kann, und/oder für eine Beschleunigung charakteristische ist. Beispielsweise wird auch eine einen Ruck charakterisierende Funktion als Beschleunigungsfunktion angesehen, da diese als erste Ableitung unmittelbar ineinander überführbar sind. Analog könnten auch Funktionen die die Beschleunigung selbst nicht als Funktionswert, Argument und/oder Variable enthalten eine Beschleunigungsfunktion sein, sofern sich eine Beschleunigung aus anderen Werten dieser Funktion (beispielsweise unter Berücksichtigung eines Schwimmwinkels und/oder einer Geschwindigkeit) berechnen lässt.
  • Bei der Minimierung der Beschleunigungsfunktion wird ein mit einer Fahrzeugausrichtung korrelierender Winkel vorzugsweise mittels eines geeigneten Algorithmus dahingehend optimiert, dass die auf einen Fahrzeuginsassen wirkende Rucke - also der Betrag der ersten Ableitung der Beschleunigungsfunktion - jeweils nahezu minimal sind. „nahezu minimal“ soll in diesem Zusammenhang derart verstanden werden, dass nicht zu jedem Zeit- und/oder Wegpunkten das für diesen Zeit- und/oder Wegpunkten theoretisch mögliche minimale Ruck ermittelt werden soll, sondern die Beschleunigungsfunktion dahingehend optimiert ist, dass so an bevorzugt jedem berücksichtigtem Zeit- und/oder Wegpunkt ein auftretender Ruck so gewählt wird, dass über die gesamte Funktion die Summe der Ruck-Beträge sich einem Minimum annähert. Dabei ist es durchaus möglich und in einigen Verfahrensvarianten vorteilhaft, wenn nicht das absolute Minimum erreicht wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das absolute Minimum nur dann erreicht werden kann, wenn an mindestens einem Zeit- und/oder Wegpunkt ein Ruck vorliegt, der von einem Fahrzeuginsassen als besonders störend empfunden werden könnte.
  • Als besonders geeignet hat sich ein Verfahren gezeigt, bei welchem die Beschleunigungsfunktion eine Gütefunktion oder Kostenfunktion ist. Eine Kostenfunktion bietet vorzugsweise die Möglichkeit, die Längs und/oder Querbeschleunigung gewichtet zu bewerten.
  • Die Minimierung der Kostenfunktion durch eine Änderung mindestens einer eine Fahrzeugausrichtung charakterisierenden Variable erfolgt vorzugsweise durch einen geeigneten Algorithmus. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Minimierung durch Machine Learning und/oder modellbasierte Optimierung und/oder andere bevorzugt computerimplementierte Verfahren erfolgen.
  • Vorzugsweise werden in der Beschleunigungsfunktion beziehungsweise Kostenfunktion Längs- und Querbeschleunigung gewichtet. Vorzugsweise werden die gewichtete Längs- und Querbeschleunigung bestraft, vorzugsweise wenn ein individueller Wert oder eine oder mehrere deren Summen einen Grenzwert überschreitet.
  • Insbesondere ist bevorzugt, dass in der Beschleunigungsfunktion beziehungsweise Kostenfunktion Rücke gewichtet und/oder bestraft werden, vorzugsweise wenn ein individueller Wert oder eine oder mehrere deren Summen einen Grenzwert überschreitet.
  • Die Minimierung der Beschleunigungsfunktion und/oder Kostenfunktion erfolgt vorzugsweise durch eine Änderung mindestens einer eine Fahrzeugausrichtung charakterisierenden Variable. Sollte eine solche Minimierung keine akzeptable Lösung bieten, kann eine weitere Minimierung unter Veränderung mindestens einer weiteren Variable, wie beispielsweise einer für eine Fahrzeuggeschwindigkeit charakteristischen Variable, durchgeführt werden.
  • In einer Verfahrensvariante wird eine maximal zulässige (Längs und/oder Quer-) Beschleunigung und/oder ein (Längs und/oder Quer-) Ruck so ausgewählt, dass sie/er für den Fahrzeuginsassen nicht als störend empfunden wird. Da dieses empfinden für verschiedene Fahrzeuginsassen und/oder verschiedene Sitzpositionen innerhalb des Fahrzeugs verschieden sein kann, kann sie bevorzugt individuell ausgewählt werden. Gegebenenfalls kann auch zwischen verschiedenen Modi ausgewählt werden, welche verschiedene maximal zulässige Beschleunigungen zulassen. Denkbar wäre beispielsweise ein Ruhe- oder Schlafmodus, welcher eine besonders geringe maximal zulässige Beschleunigung zulässt, wohingegen beispielsweise ein Wach-, Gesprächs- oder Besprechungsmodus höhere maximal zulässige Beschleunigung erlaubt. Denkbar wäre auch ein fahrzeitoptimierter Modus, in welchem eine nochmals höhere maximal zulässige Beschleunigung erlaubt ist und die Schwimmwinkel der Sitzeinrichtung beim Durchfahren einer Kurve auf eine möglichst zügige Kurvendurchfahrt hin optimiert sind.
  • Vorzugsweise wird das oben beschriebene Verfahren durch eine fahrzeugseitige Prozessoreinrichtung vorgenommen. Damit wird ermöglicht, dass individuell für dieses Fahrzeug - gegebenenfalls unter Berücksichtigung festgelegter Fahrzeugparameter (wie beispielsweise Abmessungen des Fahrzeugs) und/oder variabler Parameter (wie Beladungszustand, Witterungsverhältnissen, Verkehrsdichte, Fahrzeugbeladung, Fahrbahnzustand) - eine für die Insassen angenehme Kurvendurchfahrt mit diesem Fahrzeug ermöglicht wird.
  • Optional wird für jeden wie oben berechneten Schwimmwinkel auch ein zu einem Wert zur Einstellung des Schwimmwinkels korrelierendes Signal bereitgestellt, mittels welchem durch einen entsprechenden Aktuator der Schwimmwinkel eingestellt werden kann. Dies kann zeitlich und örtlich versetzt von der oben beschriebenen Ermittlung der Schwimmwinkel erfolgen. Bevorzugt erfolgt diese Berechnung während der Kurvendurchfahrt.
  • Bezüglich dieses Verfahrens zur Ermittlung von während des Durchfahrens einer Kurve von einer Sitzeinrichtung einzunehmenden Schwimmwinkeln gelten auch die oben bezüglich des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Erhöhung des Fahrkomforts gemachten Ausführungen. Umgekehrt kann das Verfahren zur Erhöhung des Fahrkomforts mit allen im Rahmen des Verfahrens zur Ermittlung von während des Durchfahrens einer Kurve von einer Sitzeinrichtung einzunehmenden Schwimmwinkeln einzeln oder in Kombination miteinander durchgeführt werden. So stellen das jeweilige Verfahren als auch einzelne bevorzugte Ausführungsformen jeweils auch bevorzugte Ausführungsformen des jeweils anderen Verfahrens dar. Beispielsweise ist auch für das Verfahrens zur Ermittlung von während des Durchfahrens einer Kurve von einer Sitzeinrichtung einzunehmenden Schwimmwinkeln bevorzugt, dass zumindest einer, bevorzugt mehrere, weiter bevorzugt alle der oben beschriebenen Verfahrensschritte unter Verwendung einer Prozessoreinrichtung und/oder Datenverarbeitungseinrichtung, mittels Anwendung wenigstens eines (computerimplementierten) Berechnungs-Verfahrens durchgeführt werden (mit allen bevorzugten Ausführungsformen), wie dies für das Verfahren zur Erhöhung des Fahrkomforts offenbart ist.
  • Weiterhin wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen eines vorzugsweise zumindest teilautonom fahrbaren Fahrzeugs mit mindestens einer gegenüber einer Fahrzeuglängsachse schwenkbaren und/oder rotierbaren Sitzeinrichtung gelöst. Diese Vorrichtung umfasst
    • - ein Navigationssystem zur Ermittlung eines von dem Fahrzeug zukünftig befahrbaren Streckenabschnitts, wobei dieser Streckenabschnitt mindestens eine Kurve einschließt,
    • - eine Prozessoreinrichtung, welche zur Berechnung eines geeigneten ersten Winkels und eines zweiten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung für eine Vielzahl von Wegpunkten in dem Streckenabschnitt vorgesehen und eingerichtet ist, und
    • - einen Aktuator mittels welcher der erste und der zweite Winkel (β) zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung derart einstellbar ist, dass die Sitzeinrichtung an jedem der Wegpunkte den von der Prozessoreinrichtung für diesen Wegpunkt vorberechneten ersten und/oder zweiten Winkel (β) einnimmt.
  • Vorzugsweise ist dabei die Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels und des zweiten Winkels gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung verschieden. Dadurch ist es besonders effektiv möglich, auf einen Insassen wirkende Querrucke während einer Kurvendurchfahrt zu minimieren. Vorzugsweise ist innerhalb des vom Navigationssystem berechneten Streckenabschnitts dem ersten Winkel ein Wegpunkt zugeordnet, der bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor einem Scheitelpunkt der Kurve liegt und dem zweiten Winkel ein Wegpunkt zugeordnet, der nach dem Scheitelpunkt der Kurve liegt. Eine solche Vorrichtung erlaubt es Beschleunigungsspitzen und insbesondere große Steigungen in einem Beschleunigungs-Zeit-Diagramm insbesondere dadurch zu vermeiden, dass die Sitzeinrichtung bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung an den beiden genannten Wegpunkten (also vor und nach dem Scheitelpunkt der Kurve) gegenüber der Fahrtrichtung des Fahrzeugs in unterschiedliche Richtungen geschwenkt oder gedreht ist.
  • Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass der Schwimmwinkel des Fahrzeugs in dem ersten Abschnitt der Kurve gegenüber der Fahrtrichtung des Fahrzeugs in Richtung der Kurveninnenseite ausgelenkt ist und in einem zweiten Abschnitt der Kurve in Richtung der Kurvenaußenseite. Beschleunigungsspitzen, die insbesondere im Bereich des Scheitelpunkts der Kurve auftreten können so vermieden werden und durch die Rotation der Sitzeinrichtung bedingte Komponenten der Beschleunigung in andere Streckenabschnitte verschoben werden.
  • Vorzugsweise ist dabei der erste Abschnitt ein entlang der Fahrtrichtung vor dem Scheitelpunkt der Kurve liegender Abschnitt und der zweite Abschnitt ein nach dem Scheitelpunkt der Kurve liegender Abschnitt. Dadurch wird ermöglicht, dass das Fahrzeug einschließlich der Sitzeinrichtung den gesamten durch die Kurve vorgegebenen Richtungswechsel vollzieht, jedoch zumindest Anteile der dafür notwendigen Rotation der Sitzeinrichtung in Streckenabschnitten stattfinden, in denen die Belastung der Fahrzeuginsassen durch weitere Beschleunigungskräfte gering ist.
  • Wie oben beschrieben umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Aktuator zum Einstellen eines Winkels zwischen der Fahrzeuglängsrichtung und der (Längsrichtung der) Sitzeinrichtung. Dabei kann jeder Sitzeinrichtung ein einzelner Aktuator zugeordnet sein oder mehrere Aktuatoren (beispielsweise je ein Aktuator zur Auslenkung und/oder Rotation in jede Richtung). Weiterhin ist denkbar, dass mehrere Sitzeinrichtungen mittels eines (oder mehrerer) gemeinsamen/r Aktuator/en rotiert oder geschwenkt werden können.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, mittels welcher ein zu dem von der Prozessoreinrichtung vorgesehenen Schwimmwinkel korrespondierendes Signal umsetzbar ist. Dieses Signal umfasst eine Information zu einem Soll-Schwimmwinkel zumindest einer Sitzeinrichtung. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ein Signal erzeugen, welches Informationen zum Soll-Schwimmwinkel des Fahrersitzes einerseits und der Rückbank andererseits enthält. Dieses Signal wird von dem Aktuator der jeweils betroffenen Sitzeinrichtung in eine Rotation oder ein Schwenken der betreffenden Sitzeinrichtung bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung umgesetzt. Die Steuereinrichtung kann ein mechanisches Getriebe oder eine elektronische Steuereinrichtung sein. Das Signal kann dementsprechend (aber unabhängig davon) ein elektrisches Signal sein oder ein mechanischer Impuls wie beispielsweise eine Beschleunigung eines Hebels oder die Rotation einer Welle.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung Sensoren, die sicherheitsrelevante Fahrzeugdaten erfassen. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Modus mit dem erhöhten Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen verlassen wird, wenn sich aus den Daten eines oder mehrerer Sensoren Hinweise auf eine unsichere Verkehrssituation ableiten lassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zumindest einen Giersensor, mittels welchem eine Rotation der Sitzeinrichtung um dessen Gierachse (auch als Hoch- oder Vertikalachse eines fahrzeugfesten Koordinatensystems bezeichnet). Diese Rotation um die Gierachse kann von der Prozessoreinrichtung unter Hinzuziehung von weiteren Fahrzeugdaten (beispielsweise Position des Giersensors im Fahrzeug, Abmessungen des Fahrzeugs, Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, Ausrichtung des Giersensors bezüglich der Fahrzeuglängsachse und andere) zur Berechnung des Schwimmwinkels (der Sitzeinrichtung) herangezogen werden. Wird durch den Giersensor eine Abweichung von dem vorgegeben Schwimmwinkel detektiert kann - falls notwendig - einem Verlassen des Modus mit dem erhöhten Fahrkomfort ausgelöst werden. Denkbar ist eine Abweichung zwischen dem Soll-Schwimmwinkels und dem Ist-Schwimmwinkel beispielsweise aufgrund einer unerwünschten Drift des Fahrzeugs (beispielsweise auf nasser Fahrbahn)
  • Vorzugsweise ist (beispielsweise unter Berücksichtigung von Daten des Giersensors) eine Abweichung des Soll-Schwimmwinkels vom Ist-Schwimmwinkel detektierbar. Durch die Prozessoreinrichtung ist gegebenenfalls ein Korrektursignal generierbar, mittels welchem diese Abweichung korrigiert werden kann. Insbesondere werden bei der Berechnung eines Korrektursignals Fahrzeugdaten in die Berechnung eines Schwimmwinkel einbezogen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die Fahrzeuggeschwindigkeit, Kurvenradius, Abstand des Fahrzeugs von einer oder mehreren Fahrbahnbegrenzungen, Abstand des Fahrzeugs von einem oder mehreren anderen Fahrzeugen, Außentemperatur, Reifentemperatur, Reifendruck, Gierung, Beschleunigung, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Drift, Feuchtigkeit der Fahrbahn, Luftfeuchtigkeit, aktuelle Niederschlagsmenge, Niederschlagsmenge in einem definierten vorherigen Zeitraum, Gewicht des Fahrzeugs, Zuladung des Fahrzeugs und der Schwerpunkt des Fahrzeugs umfasst. Durch das Berücksichtigen von Daten aus dieser Gruppe kann eine Abweichung des Soll-Schwimmwinkels vom Ist-Schwimmwinkel korrigiert werden und sichergestellt werden, dass das Fahrzeug stets in einem sicheren Fahrzustand ist.
  • Die Rechnereinrichtung steht in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Datenverarbeitungseinrichtung in Verbindung. Durch eine solche Datenverbindung wird ermöglicht, dass auch Daten zur Berechnung des Soll-Schwimmwinkels herangezogen werden, die nicht im Fahrzeug selbst vorliegen oder ermittelt werden. Bei diesen Daten kann es sich beispielsweise um Verkehrsinformationen oder Wetterdaten handeln.
  • Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, gerichtet, welches eine wie oben beschriebene Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen umfasst. Bei einem solchen Fahrzeug sind die bei einer Kurvendurchfahrt auf die Insassen wirkenden Beschleunigungskräfte und/oder Rucke gegenüber Fahrzeugen ohne eine solche Vorrichtung (und/oder ohne Zusätzliche Hinterachslenkung) reduziert. Insbesondere bei autonomen Fahrzeugen, bietet sich so die Möglichkeit, Ablenkungen der Fahrzeuginsassen durch für sie unerwartet auftretende Beschleunigungen (beziehungsweise Ruck) zu vermeiden. Dies ist insbesondere bei langen Fahrten bei hoher Geschwindigkeit wie beispielsweise bei Reisen auf einer Autobahn vorteilhaft. Üblicherweise bieten Autobahnen auch eine ausreichend große Fahrbahnbreite, die es ermöglichen, die Sitzeinrichtung in einem berechneten Schwimmwinkel bezüglich der Fahrbahnrichtung zu verdrehen, ohne dass dadurch (beispielsweise eine veränderte maximale Fahrzeugbreite) eine Beeinträchtigung für Fahrzeuge auf anderen Fahrstreifen auftritt. Vorteile bietet die vorliegende Erfindung jedoch auch bei Fahrten über kurvenreiche Strecken wie Landstraßen oder in der Stadt. Bei der Ausführung des Verfahrens ist auf diesen vergleichsweise schmalen zur Verfügung stehenden Fahrstreifen auf einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu achten.
  • Bevorzugt ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, geeignet und/oder bestimmt, das oben beschriebene Verfahren sowie alle im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Verfahrensschritte einzeln oder in Kombination miteinander oder einzelne Verfahrensschritte unter dessen Verwendung auszuführen. Umgekehrt kann das Verfahren zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen mit allen im Rahmen der Vorrichtung beschriebenen Merkmalen einzeln oder in Kombination miteinander durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine obig beschriebene Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts entsprechend einer Ausführungsform und/oder auf ein Fahrzeug, welches zur Ausführung eines wie oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist.
  • Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein (motorisiertes) Straßenfahrzeug handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen (PKW), einen Lastkraftwagen (LKW) oder einen Omnibus handeln.
  • Bei einem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln, welches insbesondere ein halbautonomes, autonomes (beispielsweise der Autonomiestufe Level 3 oder 4 oder 5 (der Norm SAE J3016)) oder selbstfahrendes Kraftfahrzeug ist. Die Autonomiestufe Level 5 bezeichnet dabei vollautomatisch fahrende Fahrzeuge. Ebenso kann es sich bei dem Fahrzeug um ein fahrerloses Transportsystem handeln.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein System umfassend wenigstens eine (und bevorzugt eine Vielzahl) obig beschriebene(r) Vorrichtung(-en) für (jeweils) ein Fahrzeug entsprechend einer Ausführungsform sowie umfassend eine externe Speichereinrichtung und/oder einen externen Server bzw. ein Backend entsprechend einer obig beschriebenen Ausführungsform. Bevorzugt empfängt die externe Speichereinrichtung bzw. das Backend Informationen von einer Vielzahl (verschiedener) Fahrzeuge (welche von deren Vorrichtung(-en) ermittelt und/oder erzeugt wurden) und ist bevorzugt dazu geeignet und bestimmt, diese zu einer (noch größeren) Datenbank zusammenzufügen.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, umfassend Programmmittel, insbesondere einen Programmcode, welcher zumindest einzelne und bevorzugt mehrere Verfahrensschritte (einzeln oder in Kombination miteinander) des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugt eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen repräsentiert oder kodiert und zum Ausführen durch eine Prozessoreinrichtung ausgebildet ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf einen Datenspeicher, auf welchem zumindest eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computerprogramms oder einer bevorzugten Ausführungsform des Computerprogramms gespeichert ist.
  • Außerdem ist die Erfindung auf ein Signal zur Ansteuerung eines Aktuators zur Rotation und/oder zum Schwenken einer Sitzeinrichtung gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung gerichtet.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
  • Darin zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in einem ersten Zustand und ohne eingestelltem Schwimmwinkel zwischen Fahrgestell und Sitzeinrichtung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in einem zweiten Zustand und eingestelltem Schwimmwinkel zwischen Fahrgestell und Sitzeinrichtung;
    • 3 eine schematische Darstellung der Ausrichtung einer Sitzeinrichtung eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 4, 5 jeweils eine Grafik zum Vergleich der auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Längs- (4) und Quer- (5) Beschleunigungskräfte bei konventioneller Kurvenfahrt und gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem Fahrgestell 3 und daran angeordneten Rädern 2, 4. Auf dem Fahrgestell 3 ist eine Sitzeinrichtung 10 angeordnet. Die Sitzeinrichtung 10 ist transparent dargestellt, so dass darunterliegende Teile des Fahrgestells 1 erkennbar sind. Im gezeigten Beispiel umfasst die Sitzeinrichtung 10 einen Träger 12, auf welchem mehrere Sitze 11, nämlich ein Fahrersitz 13, ein Beifahrersitz 14 und eine Rückbank 15 oder ein Bett 15 angeordnet sind.
  • Das Fahrzeug 1 ist mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattet. Es bewegt sich entlang eines vorgegebenen Fahrwegs K, der eine Krümmung aufweist. Die Vorderreifen 2 sind paarweise nach links eingeschlagen. Die Hinterreifen 4 sind nicht eingeschlagen. Im gezeigten Zustand ist die Sitzeinrichtung 10 gegenüber dem Fahrgestell 3 weder rotiert noch verschwenkt. Die Längsrichtung P des Fahrgestells 3 und die Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 verlaufen parallel entlang des Pfeils P.
  • Das Fahrzeug 1 wird durch eine Kraft FZP auf dem Fahrweg K gehalten. Auf die (nicht gezeigten Fahrzeuginsassen wirken (Flieh-) Kräfte, die dieser Kraft FZP entgegengesetzt wirken. Aufgrund der in 1 dargestellten Ausrichtung der Sitzeinrichtung 10 wirken diese Kräfte auf die Fahrzeuginsassen als Querbeschleunigung. Die Sitze 11, insbesondere eine Sitzbank 15, kann eine darauf sitzende Person bei der Aufnahme dieser Kräfte nicht oder lediglich anteilig unterstützen, so dass die Fahrzeuginsassen im Wesentlichen alleine dieser Querbeschleunigung entgegenwirken müssen.
  • Bezüglich der in 1 dargestellten Situation wird angemerkt, dass diese schematisch ein idealisiertes System darstellt, bei dem durch den Einschlag der Vorderreifen 2 das Fahrzeug 1 gegenüber der durch den Pfeil P angedeuteten vorherigen Fahrtrichtung, welcher der Fahrzeuglängsrichtung entspricht, ausgelenkt wird und der Kurve K folgt. In einem solchen idealen System (und/oder geringer Geschwindigkeit) tritt am Fahrgestell 3 selbst kein Schwimmwinkel bezüglich des Kurvenverlaufs Kauf. In einem realen System tritt jedoch (zumindest bei höherer Geschwindigkeit) auch in einem solchen Zustand üblicherweise ein nicht vernachlässigbarer Schwimmwinkel auf, da aufgrund von Reibungsverlusten, insbesondere im Bereich der Kontaktfläche der Hinterreifen 4 mit der Fahrbahn, die auf die Räder 4 wirkenden Seitenkräfte zu einem Schräglaufwinkel führen. Dies wird allgemein auch als Seitenschlupf und/oder Schräglaufwinkel der Reifen bezeichnet. Auch wenn in einem realen System dieses Phänomen nicht vernachlässigt werden kann, wird es im Folgenden zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung jedoch nicht berücksichtigt. Ein aufgrund dieses Phänomens auftretender Seitenschlupf könnte im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei der Berechnung des anzulegenden ersten und/oder zweiten Winkels zwischen Sitzeinrichtung 10 und dem Fahrgestell 3 durch die Rechnereinrichtung (nicht gezeigt) berücksichtig werden.
  • Wie insbesondere im Zusammenhang mit 3 beschrieben ist, kann ein wie in 1 dargestellter Zustand beispielsweise vor der Kurveneinfahrt und/oder im Bereich des Scheitelpunkts der Kurve auftreten.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 in einem Zustand, in welchem die Sitzeinrichtung 10 gegenüber dem Fahrgestell 3 um einen ersten Winkel β rotiert ist. Der Winkel β kann als Schwimmwinkel β interpretiert werden, da die Fahrzeuginsassen bezüglich des Fahrwegs K eine Sitzposition einnehmen, wie er ähnlich auch beim Driften des Fahrzeugs auftreten würde. Der (Schwimm-) Winkel β ist in 2 als Winkel zwischen dem senkrecht zur Fahrtrichtung P stehenden Kraftvektor FZP und der Querrichtung Q der Sitzeinrichtung dargestellt. Der Winkel β entspricht betragsmäßig vorzugsweise zumindest näherungsweise dem Winkel zwischen der Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 und der Fahrtrichtung P im Schwerpunkt des Fahrzeugs. Anders als für einen Schwimmwinkel üblich wird im Rahmmen dieser Erfidnung der Schwimmwinkel β nicht zwangsläufig im Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 ermittelt sondern von dieser üblichen Definition abweichend an einer in Höhenrichtung des Fahrzeugs verlaufenden (gegebenenfalls virtuellen) Achse, um die die Sitzeinrichtung 10 gegenüber dem Fahrgestell rotiert oder geschwenkt wird. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist dies eine Achse, die senkrecht zur Papierebene im Schnittpunkt der Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10, dem Kraftvektor FZP und der Fahrzeuglängsrichtung P steht.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Ausrichtung eines Fahrzeugs 1 an verschiedenen Positionen, die es während einer Kurvenfahrt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einnimmt. Das Navigationssystem des Fahrzeugs 1 hat für einen von dem Fahrzeug 1 zukünftig befahrbaren Streckenabschnitt K einen geeigneten Schlauch oder Streifen S ermittelt. Dieser Streckenabschnitt K weist (mindestens) eine Kurve auf. Der Schwerpunkt des lediglich schematisch dargestellten Fahrzeugs 1 kann jede Position innerhalb des Streifens S einnehmen. Das Fahrzeug 1 ist zur Verdeutlichung der Rotation der Sitzeinrichtung 3 lediglich an ausgewählten Positionen (beispielsweise an der Position P0) als die beispielsweise in 1 dargestellte Kombination aus Sitzeinrichtung 10 mit dem Fahrgestell 3 dargestellt. An den übrigen Positionen (beispielsweise Positionen P1 - P5) ist lediglich der Träger 12 der Sitzeinrichtung 10 dargestellt, wobei die Ausrichtung beziehungsweise dessen Längsrichtung L durch einen kleinen Pfeil dargestellt ist, der vorzugsweise die Blickrichtung eines auf der Sitzeinrichtung 10 sitzenden Fahrzeuginsassen symbolisiert.
  • Während der Kurvendurchfahrt entlang des Streckenabschnitt Fs wird die Sitzeinrichtung 10 beziehungsweise deren Träger 12 in Abhängigkeit der jeweils vom Fahrzeug eingenommenen Position um einen Winkel β rotiert und/oder geschwenkt. Dabei kann sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 den seitlichen Begrenzungen dieses Streifens S annähern. Da der Streifen S dem Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Verfügung steht, bedeutet dies, dass Abschnitte des Fahrzeugs 1 beziehungsweise des Trägers oder der Sitzeinrichtung 10 zeitweise sogar außerhalb des Streifens angeordnet sein können. Dies ist beispielsweise an den mit P2 und P3 gekennzeichneten Positionen in 3 der Fall.
  • Im dargestellten Beispiel nähert sich ein Fahrzeug 1 von unten rechts kommend der Kurve. Das Fahrzeug weist eine Vorderseite V und eine Hinterseite H auf und bewegt sich zunächst entlang seiner Längsrichtung (und in (Einfahrts-) Richtung RE) entlang des (vorbestimmten) Fahrwegs K entlang des Streifens S auf die Kurve zu. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs folgt dabei zunächst nahezu einer Geraden (auch wenn der errechnete Streifen einen leichten S-förmigen Verlauf aufweist). Dieser Fahrweg resultiert in besonders geringen kinematischen (Quer-) Beschleunigungen, die auf die Fahrzeuginsassen wirken.
  • Im gezeigten Beispiel wird bereits in einem Abschnitt, in dem das Fahrzeug 1 einem nahezu geraden Abschnitt des Fahrwegs K in Richtung RE folgt, eine Drehung der Sitzeinrichtung 10 eingeleitet. Die Drehung beginnt etwa bei dem mit P1 gekennzeichneten Punkt. Sie kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktoren zum Rotieren der Sitzeinrichtung 10 gegenüber dem Fahrgestell 3 ausgelöst werden. Dabei ist zeitweise ein Zustand wie in 2 gezeigt denkbar. Durch diese Rotation wird ein Schwimmwinkel β aufgebaut. Die Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 dreht sich dabei in Richtung des Kurveninneren. Während dieses Vorgangs kann das Fahrzeug auch abgebremst werden. Durch den vergleichsweise langen Streckenabschnitt der dem Fahrzeug 1 für diese Manöver zur Verfügung steht, kann der auf die Fahrzeuginsassen wirkende Ruck - insbesondere durch eine günstige Verteilung der auftretenden Beschleunigung in resultierende Vektoren der Längs- und Querbeschleunigungen -jedoch zu jedem Zeitpunkt gering gehalten werden.
  • Vor der Einfahrt des Fahrzeugs in die Kurve, wie beispielsweise in Punkt P2 dargestellt, ist bereits ein betraglich großer Schwimmwinkel β zwischen der Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 und dem Fahrgestell 3 aufgebaut. Durch den im Bereich der Kurve gekrümmten Verlauf der Fahrbahn und damit auch des Fahrwegs K nähert sich die Fahrwerkslängsrichtung P und damit auch die Fahrzeuglängsrichtung P im Verlauf der Kurve wider der Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 an. Der Schwimmwinkel β zwischen der Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 und dem Fahrgestell 3 verringert sich somit. Im Bereich des Scheitelpunkts der Kurve ist der Schwimmwinkel β vorzugsweise nahezu null. Dieser Zustand liegt an der entlang des Fahrwegs K vor dem mit P3 gekennzeichneten Punkt vor.
  • In dem mit P3 gekennzeichneten Punkt liegt eine vergleichsweise starke Krümmung des Streifens S vor. Die Krümmung des Fahrwegs K ist durch Ausnutzung der gesamten Breite des Streifens S zwar etwas geringer, dennoch sind in diesem Punkt P3 hohe Beschleunigungen zu erwarten, die auf die Fahrzeuginsassen wirken. Um diese zu verringern wird eine Drehung des Fahrzeugs hinausgezögert und ein Schwimmwinkel β aufgebaut. Die Sitzeinrichtung 10 folgt dabei der durch die Krümmung des Fahrwegs K vorgegebenen Rotation des Fahrgestells 3 nicht vollständig, sondern verzögert. Die Längsrichtung L der Sitzeinrichtung 10 ist dabei bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung P in Richtung des Kurvenäußeren ausgerichtet. Der Schwimmwinkel β weist gegenüber der oben beschriebenen Kurveneinfahrt an Punkt P1 ein verändertes Vorzeichen auf.
  • Die Reduzierung des Schwimmwinkels β (bis vorzugsweise auf null) kann in Abhängigkeit von dem Verlauf des sich an die Kurve anschließenden Streckenabschnitts über einen vergleichsweise langen Zeitraum hinausgezögert werden. Sofern - wie im gezeigten Beispiel - bis zur nächsten Kurve genügend Strecke zur Verfügung steht, kann das Verringern des Schwimmwinkels β gemächlich erfolgen, so dass während der Bewegung in Richtung Ra, keine starken Beschleunigungskräfte auf die Fahrzeuginsassen wirken. In dem mit P4 gekennzeichneten Punkt ist die Reduzierung des Schwimmwinkels β bis auf den Wert null bereits abgeschlossen. Anschließend kann, wie beispielsweise in Punkt P5 dargestellt ist, eine Erhöhung des Schwimmwinkels β in Vorbereitung auf die Einfahrt in eine im Streckenabschnitt folgende Kurve (Scheitelpunkt nicht dargestellt) beginnen.
  • Die 4 und 5 zeigen jeweils eine Grafik zum Vergleich der auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Längs- (4) und Quer- (5) Beschleunigungskräfte bei konventioneller Kurvenfahrt 120, 220 und einem Verfahren gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung 100, 200.
  • Auf der Abszissenachse ist jeweils die zurückgelegte Strecke s des Fahrzeugs 1 aus 4 in Metern aufgetragen. Dabei entspricht der Punkt P1 aus 4 einer zurückgelegten Strecke von 800 m, der Punkt P3 einer zurückgelegten Strecke von 900 m und der Punkt P5 einer zurückgelegten Strecke von 1000 m. Die an jedem Punkt der in 4 dargestellten Fahrstrecke Fs auf einen Fahrzeuginsassen wirkenden Längs- (4) und Quer- (5) Beschleunigungskräfte ist auf der Ordinatenachse aufgetragen. Dabei stellt die durchgezogene Linie 120, 220 jeweils das Vergleichsbeispiel bei konventioneller Kurvenfahrt dar und die unterbrochene Line 100, 200 ein Beispiel bei Kurvenfahrt gemäß eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Der 4 kann entnommen werden, dass bei konventioneller Kurvenfahrt vergleichsweise starke negative und positive Beschleunigungen auf die Fahrzeuginsassen in Fahrzeuglängsrichtung wirken. Diese Kräfte beruhen auf dem Abbremsen (negative Längsbeschleunigung) vor der Kurve und dem Beschleunigen (positive Längsbeschleunigung) nach überfahren des Kurvenscheitelpunkts ab einem Punkt, der bezüglich der Fahrtrichtung vorzugsweise etwas vor dem Punkt P3 liegt.
  • Demgegenüber sind die auf die Fahrzeuginsassen in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Beschleunigungen bei einer Kurvenfahrt gemäß eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowohl betragsmäßig als auch in der Steigung deutlich geringer. Dies beruht insbesondere darauf, dass ein Teil der (negativen oder positiven) Beschleunigung des Fahrzeugs entlang des Fahrwegs Fs durch die Drehung der Sitzeinrichtung gegenüber dem Fahrgestell des Fahrzeugs von einer Längsbeschleunigung in eine Querbeschleunigung umgewandelt wird. Die maximal auf einen Fahrzeuginsassen in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Beschleunigung kann somit sowohl während des Abbremsens des Fahrzeugs als auch während der Beschleunigung reduziert werden. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Steigung der in 4 gezeigten Kurve aus. Bei der Verfahrensführung gemäß der vorliegenden Erfindung können die von den meisten Insassen als besonders störend empfundenen starken Steigungen vermieden werden.
  • Ebenso wird der Vorteil der vorliegenden Erfindung auf den Fahrkomfort aus 5 deutlich. Dabei stellen negative Werte eine Beschleunigung bezüglich der Fahrtrichtung nach rechts dar, positive Werte eine Beschleunigung nach links. In dem Bereich zwischen den Punkten P1 und P3 kann man erkennen, dass anders als bei der konventionellen Kurvenfahrt 220 üblich, keine (negative) Beschleunigung nach links auftritt, da zumindest die Sitzeinrichtung nicht strikt dem Fahrbahnverlauf folgt, sondern die Breite des errechneten Streifens S zur Reduzierung der wirkenden Beschleunigungen herangezogen wird. Das strikte Folgen des leicht S-förmigen Streckenverlaufs kann so vermieden werden.
  • Weiterhin ist erkennbar, dass der Betrag der Quer-Beschleunigung (als Summe über alle Streckenpunkte) größer ist als bei einer konventionellen Kurvenfahrt. Dies ergibt sich daraus, dass der Gesamtbetrag (euklidische Norm) von kinematischer und gefühlter Beschleunigung gleich sein muss. Durch die Variante des Verfahrens wird jedoch deren Verteilung über die gesamte Strecke und/oder zwischen Quer- und Längsbeschleunigung optimiert.
  • Weiterhin trägt das frühzeitige eindrehen der Sitzeinrichtung in die Kurve und die damit einhergehende Ausbildung des Schwimmwinkels β bezüglich des Fahrgestells (und der Fahrtrichtung) dazu bei, dass die auf die Fahrzeuginsassen wirkende Querbeschleunigung stets im positiven Bereich bleibt. Durch die Drehung wird nämlich wie oben bezüglich 4 beschrieben ein Teil der Längsbeschleunigung in eine Querbeschleunigung umgewandelt. Dies führt dazu, dass die wirkende Querbeschleunigung äußerst sanft ansteigt, bis sie etwa im Kurvenscheitelpunkt ihr Maximum erreicht.
  • Da in diesem Punkt der Schwimmwinkel bevorzugt nahezu null ist und somit das Fahrzeug im Wesentlichen eine zur konventionellen Kurvenfahrt analoge Fahrlage aufweist, ähneln sich die in diesem Punkt wirkenden Querbeschleunigungen betragsmäßig sehr. Dennoch wird eine Kurvendurchfahrt gemäß einer Aufführungsvariante gemäß der vorliegenden Erfindung von den Fahrzeuginsassen als wesentlich weniger störend empfunden, da die maximale Steigung der in 5 dargestellten Kurve 200 deutlich geringer ist als diejenige der Vergleichskurve 220. Die geringere Steigung kann auch im Bereich zwischen den Punkten P2 und P3 erreicht werden, da auch hier ein Teil der Beschleunigung des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke Fs nicht als Längsbeschleunigung wahrgenommen wird sondern aufgrund der auch in diesem Streckenabschnitt vorliegenden Drehung der Längsrichtung der Sitzeinrichtung gegenüber der Fahrtrichtung als (positive) Querbeschleunigung. Das bei konventioneller Kurvenfahrt auftretende rapide Abfallen der Querbeschleunigung auf den Wert null oder sogar darunter bei der Beschleunigung des Fahrzeugs aus der Kurve heraus kann vermieden werden. Dementsprechend weist die Kurve 200 anders als Kurve 220 keine der als besonders störend empfundenen Vorzeichenwechsel der Querbeschleunigung auf.
  • Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Vorderräder
    4
    Hinterräder
    10
    Sitzeinrichtung
    11
    Sitze
    12
    Träger
    13
    Fahrersitz
    14
    Beifahrersitz
    15
    Rückbank, Bett, Liegefläche
    100
    Längsbeschleunigung gemäß eines Ausführungsbeispiels
    120
    Längsbeschleunigung bei konventioneller Kurvenfahrt
    200
    Querbeschleunigung gemäß eines Ausführungsbeispiels
    220
    Querbeschleunigung bei konventioneller Kurvenfahrt
    β
    Schwimmwinkel
    P
    Pfeil, Fahrzeuglängsrichtung, Längsrichtung des Fahrgestells
    L
    Längsrichtung der Sitzeinrichtung,
    K
    (vorberechneter) Fahrweg, Kurve
    FZP
    Zentripetalkraft
    H
    Hinterer Fahrzeugbereich
    V
    Vorderer Fahrzeugbereich
    RE
    Richtung (Einfahrt in Kurve)
    RA
    Richtung (Ausfahrt aus Kurve)
    S
    Schlauch, Spur, Streifen
    P1, P2, P3, P4, P5
    Punkte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10012035 A1 [0007]
    • DE 102014221337 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung eines bevorzugt zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs (1), umfassend die Schritte: a) Ermitteln eines von dem Fahrzeug (1) zukünftig zu befahrenden Streckenabschnitts (S) durch ein Navigationssystem, b) Berechnung eines ersten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung (10) gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung (P) für einen ersten, zumindest abschnittsweise vor dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt, durch eine Rechnereinrichtung, c) Berechnung eines zweiten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung (10) gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung (P) für einen zweiten, zumindest abschnittsweise nach dem einem Scheitelpunkt der Kurve liegenden Streckenabschnitt, d) Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung (10) entsprechend des vorberechneten ersten Winkels (β) während des Befahrens des ersten Streckenabschnitts, e) Ansteuern eines Aktuators zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung entsprechend des vorberechneten zweiten Winkels (β) während des Befahrens des zweiten Streckenabschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels (β) und des zweiten Winkels (β) gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung (P) verschieden ist und während einer Kurvendurchfahrt unter zumindest zeitweise um den ersten und zweiten Winkel (β) verschwenkter und/oder rotierter Sitzeinrichtung die auf einen auf dieser Sitzeinrichtung positionierten Fahrzeuginsassen wirkende maximale Querbeschleunigung geringer ist als eine maximale Querbeschleunigung die beim Durchfahren dieser Kurve ohne Verschwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung auftreten würde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des ersten Winkels (β) und bevorzugt auch des zweiten Winkels (β) vor der Einfahrt des Fahrzeugs (1) in die Kurve erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Aktuators zur Einleitung des Schwenkens und/oder Rotierens der Sitzeinrichtung in Richtung des vorberechneten ersten Winkels (β) vor der Einfahrt des Fahrzeugs (1) in die Kurve erfolgt und/oder zum Zeitpunkt der Ausfahrt des Fahrzeugs (1) aus der Kurve die Sitzeinrichtung noch in Richtung des vorberechneten zweiten Winkels (β) verschwenkt und/oder rotiert ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Prozessoreinrichtung für eine Vielzahl von Wegpunkten des Streckenabschnitt (S) eine zu erwartenden Querbeschleunigung berechnet wird, welche auf einen Fahrzeuginsassen wirken würde, wenn die Sitzeinrichtung (10) nicht gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung (P) verschwenkt und/oder rotiert wird, wobei vorzugsweise bei Überschreiten eines Schwellenwerts einer maximal zulässigen Querbeschleunigung die Schritte b) - d) eingeleitet werden, um die maximale Querbeschleunigung, die während der Durchfahrt dieses Streckenabschnitts (S) auf einen auf dieser Sitzeinrichtung (10) positionierten Fahrzeuginsassen wirkt, zu minimieren.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (β) gegenüber der Fahrtrichtung (P) des Fahrzeugs (1) einen spitzen Winkel in Richtung der Kurveninnenseite bildet und/oder der zweite Winkel (β) gegenüber der Fahrtrichtung (P) des Fahrzeugs (1) einen spitzen Winkel in Richtung der Kurvenaußenseite bildet.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines ersten und/oder zweiten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung (10) für die zukünftige Kurvenfahrt unter Berücksichtigung von mindestens einem Parameter erfolgt, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Kurvenradius, eine Kurvenkrümmung, eine Fahrbahnbreite, eine Fahrzeuglänge, eine Fahrzeugbreite, einem Radstand, eine Fahrzeugmasse, einem Beladungszustand, einer Gewichtsverteilung, einem Fahrbahnzustand, einem Wetterdatum, einer Verkehrsinformation, einer Streckenauslastung, einer Anzahl von Fahrzeuginsassen und der Sitzposition der Fahrzeuginsassen umfasst.
  7. Verfahren zur Ermittlung von während des Durchfahrens einer Kurve von einer Sitzeinrichtung (10) einzunehmenden ersten und zweiten Winkel (β) gegenüber einer Fahrzeuglängsachse (P), umfassend die Schritte: - Aufstellen einer Beschleunigungsfunktion in welcher eine Längs und/oder Querbeschleunigung und/oder Längs- und/oder Querruck vorzugsweise gewichtet bewertet werden, - Minimierung der Beschleunigungsfunktion durch Veränderung eines mit einer Sitzeinrichtung (10) korrelierenden Winkels (β) gegenüber der Fahrtrichtung (P) mittels eines geeigneten Algorithmus, wobei vorzugsweise mindestens eine maximal zulässige Beschleunigung und/oder Beschleunigungsänderung unterschritten wird, und - Berechnen eines ersten Winkels (β) und eines zweiten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung (10) gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung (P) für eine Vielzahl von Zeit- und/oder Wegpunkten (P1 - P5) des Durchfahrens einer Kurve, basierend auf der minimierten Beschleunigungsfunktion.
  8. Vorrichtung zur Erhöhung des Fahrkomforts für Insassen eines zumindest teilautonom fahrbaren Fahrzeugs (1) mit mindestens einer gegenüber einer Fahrzeuglängsachse (P) schwenkbaren und/oder rotierbaren Sitzeinrichtung (10), umfassend - ein Navigationssystem zur Ermittlung eines von dem Fahrzeug (1) zukünftig befahrbaren Streckenabschnitts (S), wobei dieser Streckenabschnitt (S) mindestens eine Kurve einschließt, - eine Prozessoreinrichtung, welche zur Berechnung eines geeigneten ersten Winkels (β) und eines zweiten Winkels (β) zum Schwenken und/oder Rotieren einer Sitzeinrichtung (10) gegenüber einer Fahrzeuglängsrichtung (P) für eine Vielzahl von Wegpunkten (P1 - P5) in dem Streckenabschnitt (S) vorgesehen und eingerichtet ist, und - einen Aktuator mittels welcher der erste und der zweite Winkel (β) zum Schwenken und/oder Rotieren der Sitzeinrichtung (10) gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung (P) derart einstellbar ist, dass die Sitzeinrichtung an jedem der Wegpunkte (P1 - P5) den von der Prozessoreinrichtung für diesen Wegpunkt (P1 - P5) vorberechneten ersten und/oder zweiten Winkel (β) einnimmt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung des kleinsten Öffnungswinkels des ersten Winkels (β) und des zweiten Winkels (β) gegenüber der Fahrzeugslängsrichtung (P) verschieden ist, wobei vorzugsweise innerhalb des vom Navigationssystem berechneten Streckenabschnitts (S) dem ersten Winkel (β) ein Wegpunkt (P1, P2) zugeordnet ist, der bezüglich einer Fahrtrichtung (P) des Fahrzeugs (1) vor einem Scheitelpunkt der Kurve liegt und dem zweiten Winkel (β) ein Wegpunkt (P3, P4) zugeordnet ist, der nach dem Scheitelpunkt der Kurve liegt.
  10. Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-9 und/oder eine Prozessoreinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7.
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