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Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug-Lenksystem.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es üblich, dass das Lenkrad verstellbar ist, um an die Bedürfnisse verschiedener Fahrer angepasst zu werden. Üblicherweise ist dabei zumindest eine Schwenkbewegung eines Lenksäulenteils, an dem das Lenkrad befestigt ist, vorgesehen, wodurch sich eine Höhenverstellung des Lenkrads ergibt. Alternativ oder normalerweise zusätzlich kann ein Lenksäulenteil in axialer Richtung verstellbar sein, so dass die Position des Lenkrads entlang der Längsachse des Fahrzeugs verändert werden kann. Neben Systemen, bei denen die Verstellung manuell durch die Muskelkraft des Fahrers erfolgt, sind auch Systeme bekannt, bei denen diese durch Aktoren unterstützt oder bewirkt wird.
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Weiterhin sind bei Kraftfahrzeugen, insbesondere PKW, Systeme entwickelt worden, die dem Fahrer das Einsteigen bzw. Aussteigen erleichtern, indem die Position von Elementen im Fahrerraum automatisch verstellt wird. So kann bspw. ein Sitz zurückgefahren oder sogar gedreht werden, oder ein Teil der Lenksäule mit dem Lenkrad kann mittels einer oben beschriebenen Höhen- oder Längsverstellung so verstellt werden, dass sich für die Beine des Fahrers ein größerer Bewegungsspielraum ergibt.
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Die
US 5,207,451 A offenbart eine Einstellvorrichtung für ein Lenkrad, über die ein Neigungswinkel der Lenkradwelle eingestellt werden kann. Der Neigungswinkel kann über einen Sensor erfasst werden. Mittels eines Aktors kann das Lenkrad in eine gespeicherte Position bewegt werden. Dabei ist vorgesehen, dass bei einer Fehlfunktion des Sensors die Lenkradwelle nur dann nach unten bewegt wird, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
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Die
US 4,807,715 A offenbart ein Fahrzeug mit einem Speicher, in dem einerseits bevorzugte Fahrpositionen und andererseits eine Ein- und Ausstiegsposition abgespeichert sind. Dabei kann ein Fahrersitz automatisch vor- und zurückgefahren werden, um die jeweilige Position einzunehmen. Ein Gurtaufwickler wird mit der Bewegung des Fahrersitzes koordiniert. Als weitere Einstellung kann optional eine Lenksäule gekippt sowie ein- und ausgefahren werden.
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Die
US 5,485,376 A offenbart ein System zur Positionsveränderung eines Lenkrads eines Fahrzeuges, mittels dessen das Lenkrad in eine Ein- und Ausstiegsposition verfahren werden kann. Um Fehlfunktionen aufgrund eines fehlerhaften Geschwindigkeitssensors vorzubeugen, kann die entsprechende Position nur dann eingenommen werden, wenn die Automatikschaltung des Fahrzeugs in Parkposition ist. Eine ähnliche Zielsetzung verfolgt die
US 4,775,939 A , bei der wenigstens zwei unabhängige Zustände, bspw. der einer Handbremse und der einer Gangschaltung, ausgewertet werden, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
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Die
GB 2 173 578 A offenbart eine Lenkradbaugruppe, mit einer an einer Lenksäule befestigten Nabe, an der ein Lenkrad so befestigt ist, dass es um eine senkrecht zur Achse der Lenksäule verlaufende Kippachse kippbar ist. Durch Kippen des Lenkrads kann unterhalb desselben ein größerer Freiraum für die Beine des Fahrers freigegeben werden, um ein Ein- und Aussteigen zu erleichtern. Das Lenkrad kann eine spezielle Form aufweisen, mit der der erwünschte Effekt erreicht wird, sofern das Lenkrad um höchstens 45° gegenüber der Geradeausfahrt ausgelenkt ist.
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Die
US 5,251,713 A zeigt ein vierrädriges Fahrzeug, das u.a. eine zweigeteilte Lenksäule aufweist, deren einer Teil mit einem Lenkrad geschwenkt werden kann, um einen verbesserten Zugang zum Fahrersitz zu ermöglichen. Eine im Fahrerraum vorgesehene Haltestange ist an die Bewegung des genannten Lenksäulenteils gekoppelt und wird mit diesem zusammen verschwenkt.
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Die
DE 102 61 866 A1 offenbart ein Verfahren zur Verstellung von Einstellungen im Kraftfahrzeug, wobei die Verstellbetätigungen über Messungen von haptisch über das Lenkrad an der Lenksäule eingebrachten Kräften ausgelöst werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Kräfte nur bei stillstehendem Fahrzeug eine Verstellung auslösen. Der Fahrer kann durch Krafteinwirkung auf das Lenkrad u.a. die Position des Sitzes oder der Sitzlehne einstellen.
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In der
DE 103 15 385 A1 ist ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs offenbart, bei dem ein Lenkrad bei stillstehendem Fahrzeug aus einer Gebrauchslage in eine das Ein- oder Aussteigen erleichternde Position verlagert werden kann. Bei stillgesetztem Fahrzeug ist die Lenkspindel motorisch verdrehbar, ohne ein Einschlagen der Räder zu bewirken. Außerdem wird die Kopplung von Lenkrad und Lenkspindel so verändert, dass eine Rotation der Lenkspindel keine Drehbewegung des Lenkrads hervorruft, sondern zu einer Lageveränderung des Lenkrads senkrecht zur Rotationsachse führt. Um hierüber eine Aufwärtsverlagerung des Lenkrads zu erreichen, ist weiterhin vorgesehen, dass das Lenkrad zunächst in eine passende Drehwinkelposition gebracht wird.
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DE 10 2006 045 383 B3 zeigt eine Ausstiegshilfe für ein Fahrzeug, mittels der bspw. eine Lenksäule geschwenkt werden kann, so dass zusätzlicher Bewegungsfreiraum unterhalb des Lenkrads gegeben ist. Dabei ist vorgesehen, dass durch Auswerten von Sensordaten ein Unfallereignis erkannt wird und als Reaktion hierauf die Ausstiegshilfe automatisch aktiviert wird.
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Die
DE 10 2012 022 822 A1 offenbart ein Verfahren für den Betrieb einer elektrisch verstellbaren Komponente im Innern eines Fahrzeugs, bei dem der Komponente bei einem detektierten oder bevorstehenden Unfall ein Steuersignal übermittelt wird, worauf die von der Komponente ausgeübte Kraft bei einer Verstellbewegung auf einen Maximalwert begrenzt wird. Hierdurch soll verhindert werden, dass Insassen durch eine solche Komponente, bspw. ein verstellbares Lenkrad, versehentlich eingeklemmt werden.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet eine effiziente Gestaltung einer Einstiegshilfe noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Einstiegshilfe zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Steuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird ein Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug-Lenksystem zur Verfügung gestellt. Als Kraftfahrzeuge kommen insbesondere Lkw oder Pkw infrage, prinzipiell ist allerdings auch eine Anwendung für bspw. schienenungebundene Landfahrzeuge, Wasser- oder Luftfahrzeuge denkbar. Das Steuerverfahren ist für ein Kraftfahrzeug-Lenksystem vorgesehen, was ausdrücklich die Möglichkeit einschließt, dass auch andere Fahrzeugkomponenten gesteuert werden, die nicht dem Lenksystem zugehörig sind.
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Das Lenksystem weist ein Lenkrad auf, dessen Einschlagwinkel automatisch einstellbar ist. Hierbei bedeutet „automatisch“, dass die Einstellung mittels wenigstens eines Aktors (z. B. eines Servomotors) motorisch, also nicht-manuell erfolgen kann und dass ein Einschlagwinkel eingestellt werden kann, ohne dass manuell in den Einstellvorgang eingegriffen werden muss. Dies schließt selbstverständlich die Möglichkeit ein, dass während des normalen Fahrbetriebs des Fahrzeugs der Einschlagwinkel vollständig manuell oder teilweise manuell sowie teilweise durch einen Aktor eingestellt wird. Die automatische Einstellung des Einschlagwinkels schließt hierbei bevorzugt die Möglichkeit ein, dass der Fahrer durch aktives Eingreifen, also Festhalten des Lenkrads oder Drehen am Lenkrad, die automatische Einstellung unterbrechen bzw. abbrechen kann. Diese Option ist bspw. aus Sicherheitsgründen zu empfehlen, falls durch die automatische Drehung des Lenkrads ein Körperteil des Fahrers oder ein Gegenstand eingeklemmt werden könnte.
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Das Lenkrad weist bezüglich einer Lenkradachse wenigstens eine in tangentialer Richtung begrenzte Aussparung auf. Die Lenkradachse ist hierbei selbstverständlich diejenige Achse, um die sich das Lenkrad dreht, wenn es beim Lenken eingeschlagen wird. Um diese Achse wird auch der Einschlagwinkel gemessen. Die Achse entspricht normalerweise einer Drehachse einer Lenksäule bzw. eines Lenksäulenteils, an welchem das Lenkrad angeordnet ist. Die Lenkradachse hat dabei bezüglich des Lenkrads eine stationäre, festgelegte Position. Durch die Lenkradachse lassen sich eine axiale, tangentiale und radiale Richtung definieren. Die o.g. Aussparung ist in tangentialer Richtung begrenzt, d. h. sie erstreckt sich nur über einen bestimmten Winkelbereich in tangentialer Richtung. Statt von einer Aussparung kann man auch von einem ausgesparten Bereich sprechen. Grundsätzlich ist eine tangential begrenzte Aussparung immer dann gegeben, wenn das Lenkrad bei einem bestimmten radialen Abstand von der Lenkradachse in Umlaufrichtung nicht durchgehend ausgebildet ist. Insofern kann eine Aussparung innen oder außen liegen, also gewissermaßen innerhalb des Lenkrads oder an dessen äußerem Rand. In jedem Fall ist aber eine solche Aussparung gemeint, die in axialer Richtung durchgeht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst ein Feststellen eines Ein- oder Ausstiegwunsches eines Fahrers. Hierzu können ein oder mehrere Sensoren oder Zustände von Fahrzeugkomponenten abgefragt werden. Ein Einstiegswunsch kann bspw. dadurch festgestellt werden, dass das stillstehende Fahrzeug entriegelt wird und die Fahrertür geöffnet wird. Ein Ausstiegswunsch kann bspw. dadurch festgestellt werden, dass der Fahrer das Fahrzeug zum Stillstand gebracht hat und die Fahrertür öffnet, wobei ggf. auch noch ein Schaltzustand einer Gangschaltung, die Parkstellung einer Automatikschaltung, ein Zustand einer Feststellbremse oder der Zustand des Motors (Zündung aus) abgefragt werden können. Selbstverständlich bestehen auch noch weitere Möglichkeiten, festzustellen, dass der Fahrer einsteigen oder aussteigen möchte, z. B. mittels optischer oder anderer Sensoren, die Positionen oder Bewegungen des Fahrers erfassen.
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Wird ein solcher Einstiegswunsch oder Ausstiegswunsch festgestellt, erfolgt daraufhin ein automatisches Einstellen des Einschlagwinkels entsprechend einer Komfortstellung, in welcher der Fahrer durch die Anordnung wenigstens einer Aussparung unterstützt wird Der Einschlagwinkel des Lenkrads wird automatisch in die Komfortstellung eingestellt, also ohne dass der Fahrer hierauf einwirken muss. Insbesondere kann sich die Komfortstellung von einer Neutralstellung des Lenkrads unterscheiden. In der Komfortstellung wird die Aussparung bzw. wenigstens eine Aussparung so angeordnet, dass der Fahrer beim Einsteigen oder Aussteigen unterstützt wird, wobei das Ein- bzw. Aussteigen hier auch die Inbetriebnahme bzw. Außerbetriebnahme des Fahrzeugs mit einschließt. Wie im Weiteren noch erläutert wird, kann der Fahrer bspw. beim Starten des Fahrzeugs unterstützt werden. In jedem Fall wird die Unterstützung durch die Anordnung wenigstens einer Aussparung erreicht, insbesondere dadurch, dass diese relativ zu einer vorgesehenen Position eines Körperteils des Fahrers in bestimmter Weise positioniert wird. Die Komfortstellung kann werkseitig vorgegeben sein. Alternativ ist es möglich, dass der Fahrer z. B. bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Komfortstellung vorgibt, diese fahrzeugseitig abgespeichert und in Zukunft beim Einsteigen oder Aussteigen automatisch eingestellt wird. Insofern könnten selbst verständlich auch für unterschiedliche Fahrer unterschiedliche Komfortpositionen abgespeichert werden. Daneben ist es auch denkbar, dass die Komfortstellung fahrzeugseitig in Abhängigkeit von der Sitzposition des Fahrers bzw. der (geschätzten) Position einzelner Körperteile des Fahrers bestimmt wird. Die genannte Position kann dabei über Sensoren ermittelt werden, die entweder unmittelbar ein Körperteil des Fahrers detektieren oder aber aus der Position des Sitzes eine Position des Körperteils abschätzen (So kann bspw. aus der Position der Kopfstütze die Position des Kopfes des Fahrers abgeschätzt werden).
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Aussparung radial innenseitig durch einen ersten Randbereich begrenzt, in dem eine radiale Außenabmessung des Lenkrads bezüglich der Lenkradachse kleiner ist als in einem benachbarten zweiten Randbereich. Als radiale Außenabmessung wird hierbei der jeweilige (radiale) Abstand des äußersten Randes des Lenkrads von der Lenkradachse bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Aussparung radial innenseitig unter Umständen nur abschnittsweise durch den ersten Randbereich begrenzt ist, als ggf. zusätzlich auch durch an diesen angrenzende Randbereiche. Bei dieser Ausgestaltung ist die Komfortstellung eine Einstiegstellung, in der der erste Randbereich wenigstens teilweise näher an einer unteren Winkelposition unterhalb der Lenkradachse angeordnet ist als der zweite Randbereich. D. h., wenn einen Einstiegs- oder Ausstiegswunsch festgestellt wird, wird der Einschlagwinkel entsprechend der genannten Einstiegstellung eingestellt. In der Einstiegsstellung ist der erste Randbereich teilweise oder vollständig näher an der o.g. unteren Winkelposition angeordnet als der zweite Randbereich. Die untere Winkelposition bezeichnet dabei um die Lenkradachse herum diejenige Winkelkoordinate, die einer Lotebene unterhalb der Lenkradachse entspricht. Anders ausgedrückt, die untere Winkelposition liegt bezüglich der Lenkradachse in Richtung der Schwerkraft.
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Das Lenkrad weist bei dieser Ausgestaltung also einen ersten Randbereich und einen zweiten Randbereich auf, der zu dem ersten Randbereich benachbart ist. Hiermit ist gemeint, dass die beiden Randbereiche entlang der tangentialen Richtung zueinander benachbart sind. Dabei ist die radiale Außenabmessung in dem ersten Randbereich kleiner als in dem zweiten Randbereich. Man könnte auch sagen, dass der erste Randbereich gegenüber dem zweiten Randbereich radial nach innen zurückweicht oder dass der zweite Randbereich gegenüber dem ersten Randbereich radial nach außen vorspringt. Insofern ist der Rand des Lenkrads bezüglich der Lenkradachse nicht rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies kann bspw. bedeuten, dass der erste Randbereich eine Art Einschnitt oder Einbuchtung darstellt oder auch, dass der Rand zwar insgesamt kreisförmig ausgebildet, aber bezüglich der Lenkradachse exzentrisch angeordnet ist. Der Rand könnte auch bspw. elliptisch ausgebildet sein, wobei der erste Randbereich in Richtung einer kleinen Halbachse und der zweite Randbereich in Richtung einer großen Halbachse orientiert ist. Wenngleich hier von „der“ bzw. „einer“ radialen Außenabmessung die Rede ist, versteht es sich, dass hiermit kein einzelner, konstanter Wert gemeint ist. Im Allgemeinen kann diese radiale Außenabmessung nicht nur zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich variieren, sondern auch innerhalb eines oder beider Randbereiche.
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Dadurch, dass der erste Randbereich näher an der unteren Winkelposition angeordnet wird als der zweite Randbereich, wird qualitativ in einem Bereich unterhalb des Lenkrads mehr Freiraum geschaffen, da der erste Randbereich radial weniger weit von der Lenkradachse abragt als der zweite Randbereich. Dieser zusätzliche Freiraum erleichtert es dem Fahrer, sich beim Ein- und Aussteigen im Bereich unterhalb des Lenkrads zu bewegen. Man könnte auch sagen, dass durch die Einstellung der Einstiegstellung die Aussparung benachbart zu einer vorgesehenen Position der Beine angeordnet wird. Dies wird allein durch die nichtrotationssymmetrische Ausgestaltung des Lenkrades bezüglich der Lenkradachse und eine geeignete Einstellung des Einschlagwinkels erreicht.
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Es kann daher grundsätzlich auf andere Einstellungen, wie z. B. ein axiales Einziehen des Lenkrads oder ein Aufwärtsschwenken der Lenksäule, verzichtet werden. Es ist allerdings auch denkbar, dass zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Einstellung des Einschlagwinkels derartige Einstellungen erfolgen, wobei durch die Kombination der beiden Effekte bspw. das Lenkrad nur in geringem Maße axial eingezogen oder die Lenksäule nur in geringem Maße aufwärts geschwenkt werden muss, um dem Fahrer einen ausreichenden Bewegungsspielraum zu Verfügung zu stellen. Gleiches gilt für andere Einstellmöglichkeiten wie eine Längsverschiebung eines Fahrersitzes.
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In einer Variante dieser Ausgestaltung könnte noch zwischen einem Einstiegswunsch einerseits und einem Ausstiegswunsch andererseits differenziert werden, wobei unterschiedliche Lenkradstellungen als optimal angesehen werden. In diesem Fall könnte zwischen einer Einstiegstellung und einer Ausstiegstellung des Lenkrads unterschieden werden.
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Insbesondere kann die radiale Außenabmessung in dem ersten Randbereich kleiner sein als in zwei beiderseits benachbarten zweiten Randbereichen und in der Einstiegstellung der erste Randbereich wenigstens teilweise näher an der unteren Winkelposition angeordnet sein als beide zweite Randbereiche. D. h., in diesem Fall stellt der erste Randbereich zumindest in einer gewissen Umgebung denjenigen Bereich mit der kleinsten radialen Außenabmessung dar, da die entsprechenden Abmessungen der beiderseits benachbarten Randbereiche größer sind.
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In vielen Fällen ist der erste Randbereich in der Einstiegstellung teilweise in der unteren Winkelposition angeordnet. D. h., er befindet sich nicht nur näher an der unteren Winkelposition, sondern ein Teil des Randbereichs nimmt die untere Winkelposition ein. Es sei angemerkt, dass bezogen auf die Hochachse (Z-Achse) des Fahrzeugs allerdings auch ein Teil eines benachbarten zweiten Randbereichs gleich niedrig oder sogar niedriger positioniert sein kann, wenn bspw. der erste Randbereich gegenüber dem zweiten Randbereich stark radial nach innen zurückweicht.
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Neben der hier beschriebenen Einstiegstellung, die auf einer Nicht-kreisförmigen Außenkontur des Lenkrads basiert, sind auch andere Einstiegstellungen denkbar. Einige Fahrer stützen sich beim Ein- bzw. Aussteigen am Lenkrad ab. Dabei können bestimmte Lenkradstellungen vorteilhafter sein als andere. Z. B. kann es vorteilhaft sein, eine Aussparung des Lenkrads bzw. die größte Aussparung zur Türseite hin zu drehen oder eine Speiche (z. B. die breiteste Speiche) von der Tür fort zu drehen. Es wäre auch denkbar, für körperlich eingeschränkte Menschen einen klappbaren Griff am Lenkrad anzubringen, der allerdings nur in bestimmten Lenkradpositionen effektiv angewendet werden kann. In diesem Fall könnte die Komfortstellung einer solchen Lenkradposition entsprechen.
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Die Einstellung des Einschlagwinkels kann bei einem aktiven Lenksystem auch gleichzeitig eine Lenkbewegung der gelenkten Achse bedingen. Dies ist insofern unschädlich, als die Komfortstellung ohnehin nur bei stillstehendem Fahrzeug eingestellt wird. Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird der Einschlagwinkel unabhängig von einem Lenkwinkel eingestellt. Der Lenkwinkel charakterisiert hierbei selbstverständlich den Zustand der gelenkten Achse. Eine derartige Einstellung ist insbesondere bei oder Active-Front-Steering-Systemen oder Steer-by-wire-Systemen möglich, wo keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der gelenkten Achse gegeben ist. D. h., die gelenkte Achse kann hierbei in ihrem Ausgangszustand verbleiben, während nur der Einschlagwinkel des Lenkrads angepasst wird. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass der Einschlagwinkel in der Komfortstellung nicht mehr zum Lenkwinkel passt. Allerdings kann vorgesehen sein, das Lenkrad in die Position zurückzubewegen, aus der es in die Komfortstellung gebracht wurde. Dies ist möglich direkt nach dem Ausstieg des Fahrers, und/oder nach dem Wiedereinstieg des Fahrers.
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Insbesondere, allerdings nicht ausschließlich im Falle von Steer-by-wire-Systemen, ist ein automatisches Zurückstellen des Lenkrads vorteilhaft. Gemäß einer entsprechenden Ausgestaltung des Steuerverfahrens erfolgt ein Abspeichern eines Ausgangswerts des Einschlagwinkels, bevor die Komfortstellung eingestellt wird. Der Ausgangswert stellt dabei im Falle von Active-Front-Steering-Systemen bzw. Steer-by-wire-Systemen den Wert dar, der der tatsächlichen Stellung der gelenkten Achse und somit dem Lenkwinkel entspricht. Falls eine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und der gelenkten Achse besteht, korrespondiert der Ausgangswert des Einschlagwinkels mit dem Lenkwinkel, den der Fahrer zuletzt eingestellt hatte. Nach dem Abspeichern erfolgt das Einstellen des Einschlagwinkels wie oben beschrieben. Weiterhin erfolgt bei dieser Ausgestaltung ein Feststellen eines Endes eines Einstieg- oder Ausstiegvorgangs, nachdem die Komfortstellung eingestellt wurde. Hierzu können wieder verschiedene Sensoren oder Zustände von Fahrzeugkomponenten abgefragt werden. Bspw. kann das Ende des Einstiegsvorgangs daran erkannt werden, dass einen Sitzbelegungssensor anzeigt, dass der Fahrer auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Zusätzlich kann abgefragt werden, ob die Fahrertür bereits geschlossen wurde, ob die Zündung eingeschaltet wurde oder Ähnliches. Das Ende eines Ausstiegsvorgangs kann bspw. daran erkannt werden, dass ein Sitzbelegungssensor anzeigt, dass der Fahrer den Fahrersitz verlassen hat und dass die Fahrertür geschlossen wurde. Als Reaktion auf das Erkennen des Endes des Einstieg- oder Ausstiegvorgangs erfolgt ein automatisches Einstellen des Einschlagwinkels entsprechend dem Ausgangswert. Im Falle von Steer-by-wire-Systemen korrespondiert somit der Einschlagwinkel wieder mit dem tatsächlichen Lenkwinkel. Im Falle einer mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkter Achse wird auch der Lenkwinkel wieder zurückgestellt, so dass der Fahrer die gelenkte Achse im gleichen Zustand vorfindet, wie er sie zuletzt eingestellt hatte (bspw. auf Geradeausfahrt).
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Bereitstellung eines ausreichenden Freiraums unterhalb des Lenkrads kann in einer Variante des Steuerverfahrens das Starten des Fahrzeugs erleichtert werden. Dabei wird nach dem Feststellen eines Ein- oder Ausstiegwunsches der Einschlagwinkel so eingestellt, dass wenigstens eine Aussparung in einer Sichtlinie zwischen einer vorgesehenen Position eines Kopfes des Fahrers und einem Bedienelement zum Starten des Fahrzeugs angeordnet wird. Bei dieser Variante wird, sofern einen Einstiegwunsch (oder ggf. Ausstiegswunsch) festgestellt wurde, diese Aussparung in der o.g. Sichtlinie angeordnet. Die vorgesehene Position des Kopfes kann dabei näherungsweise durch die aufgrund der Sitzeinstellung bekannte Position einer Nackenstütze ermittelt werden. Von dieser Position des Kopfes aus wird über die Aussparung eine freie Sicht auf das Bedienelement zum Starten des Fahrzeugs ermöglicht. Wie bereits oben angedeutet, könnte allerdings auch werkseitig eine Komfortstellung vorgegeben sein, in der die Aussparung für die meisten Fahrer in der Sichtlinie angeordnet ist. Alternativ wäre es auch möglich, dass der Fahrer bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Fahrzeugs eine entsprechende Komfortstellung individuell einstellt, die fahrzeugseitig abgespeichert und bei Bedarf abgerufen wird. Bei dem Bedienelement kann es sich um ein Zündschloss, einen Startknopf oder Ähnliches handeln. Somit wird dem Fahrer eine optische Kontrolle des Startvorgangs, sogar das Einführen eines Zündschlüssels in das Zündschloss erleichtert. Die Begriffe „Zündschlüssel“ und „Zündschloss“ sollen nicht die Möglichkeit ausschließen, dass diese ihre eigentliche Funktion gar nicht mehr aufweisen. Beispielsweise können Zündschlüssel und Zündschloss lediglich dazu dienen, ein Starten mittels Startknopf vorzubereiten bzw. freizugeben.
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Gemäß einer Variante ist die Aussparung radial außenseitig von einem Teil des Lenkrads begrenzt. Man könnte auch sagen, es handelt sich um eine innenliegende Aussparung, die bspw. zwischen einem Rand des Lenkrads und einer Nabe ausgebildet ist, bspw. zwischen Speichen eines Lenkrads. Dabei kann der äußere Rand des Lenkrads vollkommen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Wie bereits oben erwähnt, kann die Aussparung allerdings auch randseitig ausgebildet sein, wobei der Rand des Lenkrads im Bereich der Aussparung radial nach innen zurückweicht. Dabei ist es insbesondere auch möglich, dass die Aussparung innenseitig durch den o.g. ersten Randbereich begrenzt ist.
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Unabhängig davon, ob die Aussparung innenseitig durch den ersten Randbereich begrenzt ist, ob sie randseitig oder innerhalb des Lenkrads ausgebildet ist, kann die Aussparung ggf. in der Einstiegsstellung in der Sichtlinie angeordnet werden. D. h., aufgrund der Geometrie des Lenkrades ist es in diesem Fall möglich, dass der erste Randbereich wie oben beschrieben näher an der unteren Winkelposition angeordnet wird als der zweite Randbereich und gleichzeitig die Aussparung in der Sichtlinie angeordnet wird. Bspw. kann der erste Randbereich weit ausgedehnt sein oder das Bedienelement kann sich im Bereich der unteren Winkelposition befinden. Alternativ, falls die Aussparung nicht durch den ersten Randbereich begrenzt wird, kann ihre Position bezüglich des ersten Randbereichs derart abgestimmt sein, dass sie gleichzeitig in der Sichtlinie positioniert werden kann.
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Falls es aufgrund der Geometrie des Lenkrads und der Anordnung des Bedienelements nicht möglich ist, die Aussparung in der Einstiegstellung wie beschrieben in der Sichtlinie anzuordnen, kann hierzu eine separate Einstellung des Einschlagwinkels erfolgen. Gemäß einer solchen Ausgestaltung wird die Aussparung entsprechend einer von der Einstiegsstellung verschiedenen Startstellung in der Sichtlinie angeordnet. Die Startstellung wird dabei üblicherweise nach der Einstiegstellung eingestellt, ggf. aber auch vor dieser (z.B beim Aussteigen). Auch ist eine Variante denkbar, bei der überhaupt keine Einstiegstellung eingestellt wird, sondern nur eine Startstellung, z. B. dann, wenn die Außenkontur des Lenkrads rotationssymmetrisch zur Lenkachse ist. Ein möglicher Verfahrensablauf ist, dass zunächst ein Einstiegswunsch festgestellt wird, worauf hin das Lenkrad in die Einstiegstellung gebracht wird. Wird bspw. über einen Sitzbelegungssensor festgestellt, dass der Fahrer auf dem Fahrersitz Platz genommen hat, kann das Lenkrad in die Startstellung gebracht werden, da der Fahrer nunmehr nicht mehr auf den zusätzlichen Freiraum angewiesen ist, den die Einstiegstellung bietet. Dafür erleichtert ihm aber ein freier Blick auf das Bedienelement den Startvorgang des Fahrzeugs. Sobald das Fahrzeug gestartet wurde, kann der Einschlagwinkel optional, wie oben beschrieben, auf einen abgespeicherten Ausgangswert zurückgestellt werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeug-Innenraums mit einer ersten Ausführungsform eines Lenksystems;
- 2 eine Ansicht entsprechend der Richtung II in 1 mit einer ersten Lenkradstellung;
- 3 eine Ansicht entsprechend 2 mit einer zweiten Lenkradstellung;
- 4 eine Ansicht entsprechend 2 mit einer dritten Lenkradstellung;
- 5 eine teilweise Schnittdarstellung des Kraftfahrzeug-Innenraums entsprechend der dritten Lenkradstellung;
- 6 ein Flussdiagramm eines ersten erfindungsgemäßen Steuerverfahrens;
- 7 eine Ansicht entsprechend 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform eines Lenksystems;
- 8 eine Ansicht entsprechend 3 gemäß einer dritten Ausführungsform eines Lenksystems;
- 9 eine Ansicht entsprechend 3 gemäß einer vierten Ausführungsform eines Lenksystems mit einer ersten Lenkradstellung;
- 10 eine Ansicht entsprechend 9 mit einer zweiten Lenkradstellung; sowie
- 11 ein Flussdiagramm eines zweiten erfindungsgemäßen Steuerverfahrens;
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeug-Innenraums mit Teilen eines Lenksystems 10 sowie einem Fahrersitz 20. Das Lenksystem 10 weist ein Lenkrad 11 auf, das an einer Lenksäule 12 befestigt ist, mit der es koaxial um eine Lenkradachse L drehbar ist. Durch die Lenkradachse L sind eine axiale, radiale und tangentiale Richtung definiert. Über einen hier nicht dargestellten Aktor ist ein Einschlagwinkel des Lenkrads 11 automatisch einstellbar. Dabei kann eine mechanische Kopplung der Lenksäule 12 mit einer gelenkten Achse des Fahrzeugs gegeben sein. Alternativ kann das Lenksystem 10 auch vom Steer-by-wire-Typ sein, so dass der Einschlagwinkel über einen Sensor abgefragt wird und ein entsprechendes Steuersignal an einen Aktor übertragen wird, der die gelenkte Achse ansteuert. An einer Konsole 30, in die die Lenksäule 12 hineingeführt ist, ist ein Zündschloss 31 angeordnet. Dieses befindet sich vom Fahrersitz 20 aus gesehen hinter dem Lenkrad 11. Der Fahrersitz 20 weist eine Sitzfläche 21, eine Rückenlehne 22 sowie eine Kopfstütze 23 auf. In der Sitzfläche 21 ist ein Sitzbelegungssensor 24 angeordnet.
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Anhand der 2 - 5 sowie des Flussdiagramms in 6 wird im Folgenden einen Steuerverfahren für das Lenksystem 10 erläutert, das einen Fahrer 100 während des Einsteigens, des Aussteigen sowie des Startens des Fahrzeugs unterstützt. 2 zeigt das Lenkrad 11 sowie die dahinterliegende Konsole 30 entsprechend der Blickrichtung II in 1. Dies entspricht in etwa der Sicht, die der Fahrer 100 auf das Lenkrad hat, wenn er auf dem Fahrersitz 20 Platz nimmt.
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Das Lenkrad 11 ist nicht-rotationssymmetrisch aufgebaut und weist in einem ersten Randbereich 11.1 bezüglich der Lenkradachse L eine kleinere radiale Außenabmessung auf als in zwei benachbarten zweiten Randbereichen 11.2, 11.3. Auch sind zwei in tangentialer Richtung begrenzte Aussparungen 11.4, 11.5 erkennbar, die jeweils radial außenseitig von einem der beiden zweiten Randabschnitte 11.2, 11.3 begrenzt sind. Es handelt sich somit um innenliegende Aussparungen 11.4, 11.5. Des Weiteren ist dadurch, dass der erste Randbereich 11.1 gegenüber den zweiten Randbereichen 11.2, 11.3 radial nach innen zurückweicht, an seiner Außenseite eine weitere Aussparung 11.6 ausgebildet.
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Die in 2 gezeigte Lenkradstellung entspricht einer Geradeausfahrt, man könnte auch sagen, es handelt sich um die Neutralstellung. Dabei liegt der erste Randbereich 11.1 einer unteren Winkelposition α gegenüber. Die untere Winkelposition α entspricht der Ausrichtung einer (in Schwerkraftrichtung) senkrechten Lotebene unterhalb der Lenkradachse L. In Analogie zu einem Zifferblatt könnte man auch von der „6-Uhr-Position“ sprechen.
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In einem ersten Schritt des in 6 illustrierten Steuerverfahrens wird ein Einstiegswunsch oder Ausstiegswunsch des Fahrers 100 festgestellt. Ein Einstiegswunsch kann bspw. daran erkannt werden, dass der Sitzbelegungssensor 24 anzeigt, dass der Fahrersitz 20 nicht belegt ist und eine (nicht dargestellte) Fahrertür geöffnet wird. Ein Ausstiegswunsch kann bspw. daran erkannt werden, dass bei belegtem Fahrersitz 20 der Motor des Fahrzeugs abgestellt und die Fahrertür geöffnet wurde. Falls ein entsprechender Wunsch detektiert wurde, wird in einem nächsten Schritt ein Ausgangswert des Einschlagwinkels abgespeichert. Dieser entspricht in jedem Fall dem Einschlagwinkel, den der Fahrer zuletzt eingestellt hat. Anschließend wird der Einschlagwinkel entsprechend einer Einstiegstellung eingestellt, die in 3 dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel entspricht dies einer 180°-Drehung des Lenkrads 11 gegenüber der Geradeausfahrt. Dabei befindet sich die Mitte des ersten Randabschnitts 11.1 in der unteren Winkelposition a, womit der erste Randabschnitt 11.1 näher an der unteren Winkelposition α angeordnet ist als die beiderseits benachbarten zweiten Randabschnitte 11.2, 11.3. Aufgrund der geringeren radialen Ausdehnung des ersten Randabschnitts 11.1 wird somit unterhalb des Lenkrads 11 ein größerer Freiraum für die Beine 102 des Fahrers 100 zur Verfügung gestellt, was ihm das Ein- und Aussteigen erleichtert. Man könnte auch sagen, dass durch die Einstellung der Einstiegstellung die Aussparung 11.6 benachbart zu einer vorgesehenen Position der Beine 102 angeordnet wird. Falls das Lenksystem 10 vom Steer-by-wire-Typ oder Active-Front-Steering-Typ ist, entspricht der eingestellte Einschlagwinkel nicht dem Lenkwinkel der gelenkten Achse.
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Sowohl bei der in 2 dargestellten Geradeausfahrt als auch in der in 3 dargestellten Einstiegstellung ist das Zündschloss 31 aus Sicht des Fahrers 100 durch das Lenkrad 11 verdeckt. Grundsätzlich kann der Fahrer selbstverständlich das Zündschloss 31 entweder blind bedienen oder seinen Kopf 101 abweichend von einer (in 5 gezeigten) normalen Sitzposition so positionieren, dass er am Lenkrad 11 vorbei sehen kann. Um dem Fahrer 100 den Startvorgang zu erleichtern, wird in einem weiteren Schritt festgestellt, ob der Fahrersitz 20 besetzt ist, also dass der Fahrer 100 auf diesem Platz genommen hat. Er benötigt dann nicht mehr die maximale Beinfreiheit, die ihm die Einstiegposition bietet. Stattdessen wird der Einschlagwinkel in einem weiteren Schritt entsprechend einer Startstellung eingestellt, die in 4 illustriert ist. Dabei wird das Lenkrad 11 so gedreht, dass sich eine Aussparung 11.2 zwischen einer vorgesehenen Position des Kopfes 101 des Fahrers 100 und dem Zündschloss 31 befindet. Wie in der teilweisen Schnittdarstellung in 5 erkennbar, befindet sich die Aussparung 11.2 in einer Sichtlinie S zwischen dem Kopf 101 und dem Zündschloss 31. Die Position des Kopfes 101 kann näherungsweise durch die Position der Kopfstütze 23 ermittelt werden, die sich wiederum aus der Position der Sitzfläche 21 sowie der Rückenlehne 22 ableiten lässt. Alternativ kann für die Drehung des Lenkrads 11 ein werkseitig vorgegebener Wert verwendet werden, der die Aussparung 11.2 für die meisten Fahrer in der Sichtlinie S positioniert. Außerdem wäre es denkbar, dass der Fahrer 100 bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Startstellung individuell einstellt, diese Startstellung fahrzeugseitig abgespeichert und bei Bedarf automatisch eingestellt wird.
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Wenn der Fahrer 100 das Fahrzeug gestartet hat, wird der Einschlagwinkel wieder entsprechend dem abgespeicherten Ausgangswert eingestellt. Der Fahrer 100 kann nunmehr das Fahrzeug wie gewohnt steuern.
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Falls kein Einstiegwunsch, sondern ein Ausstiegwunsch festgestellt wurde, können die Schritte, die das Einstellen der Startstellung betreffen, weggelassen werden. Diese Alternative ist durch die gestrichelten Elemente in 6 dargestellt. In diesem Fall wird bspw. über den Sitzbelegungssensor 24 und eine Abfrage des Öffnungszustands der Fahrertür festgestellt, ob der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat. Falls ja kann der Einschlagwinkel auf den Ausgangswert zurückgestellt werden. Es ist auch denkbar, dass für den Einstieg einerseits sowie den Ausstieg andererseits unterschiedliche Lenkradstellungen als optimal angesehen werden. In diesem Fall könnte in einer Variante zwischen einer Einstiegstellung und einer Ausstiegstellung des Lenkrads 11 differenziert werden.
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7 illustriert eine zweite Ausgestaltung eines Lenksystems 10, wobei das Lenkrad 11 eine von den 1 - 5 abweichende Geometrie aufweist. Dabei sind die Aussparungen 11.2, 11.3 zwar noch vorhanden, erstrecken sich allerdings in radialer Richtung nicht so weit nach innen, weshalb es nicht möglich ist, die eine Aussparung 11.2 in der Sichtlinie S zu positionieren. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass der Einschlagwinkel in der hier gezeigten Startposition so eingestellt wird, dass die durch den ersten Randabschnitt 11.1 begrenzte Aussparung 11.6 in der Sichtlinie S angeordnet ist.
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8 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines Lenksystems 10, wobei das Lenkrad 11 die gleiche Geometrie wie in 7 aufweist, allerdings die Anordnung des Zündschloss 31 an der Konsole 30 abweicht. Dadurch ist die durch den ersten Randabschnitt 11.1 begrenzte Aussparung 11.6 schon in der hier gezeigten Einstiegstellung in der Sichtlinie S angeordnet, so dass der Fahrer 100 freie Sicht auf das Zündschloss 31 hat. Bei dieser Variante ist es somit unnötig, das Lenkrad 11 in eine von der Einstiegstellung verschiedene Startstellung zu bringen.
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9 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Lenksystems 10, wobei das Lenkrad 11 im Gegensatz zur ersten bis dritten Ausführungsform eine bezüglich der Lenkachse L kreissymmetrische Außenkontur aufweist. Zwischen Speichen des Lenkrads 11 sind allerdings in radialer Richtung begrenzte Aussparungen 11.7, 11.8 ausgebildet. In der in 9 gezeigten Neutralstellung ist das Zündschloss 31 an der Konsole 30 aus Sicht des Fahrers 100 verdeckt. Dies ändert sich, wenn der Einschlagwinkel so eingestellt wird, dass die kleinere Aussparung 11.7 in der Sichtlinie S zwischen dem Kopf 101 des Fahrers 100 und dem Zündschloss 31 angeordnet wird. Dieser Zustand ist in 10 dargestellt, der einer Startstellung des Einschlagwinkels entspricht. Alternativ könnte auch die größere Aussparung 11.8 in der Sichtlinie S angeordnet werden.
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Da die Außenkontur des Lenkrads 11 rotationssymmetrisch ist, lässt sich durch eine Einstellung des Einschlagwinkels keine (vorteilhafte) Einstiegstellung realisieren, der eine größere Beinfreiheit für den Fahrer 100 gegeben wäre. Daher kann in diesem Fall das Steuerverfahren gegenüber 6 vereinfacht werden, bspw. wie in 11 dargestellt. Dabei kann nach der Feststellung eines Einstiegwunsches unmittelbar als nächstes überprüft werden, ob der Fahrersitz 20 besetzt ist, da die Einstellung des Einschlagwinkels auf die Einstiegstellung entfällt. Ist der Fahrersitz 20 besetzt, kann der Ausgangswert des Einschlagwinkels gespeichert und letzterer auf die Startstellung eingestellt werden. Wird festgestellt, dass das Fahrzeug gestartet wurde, wird der Einschlagwinkel wiederum auf den Ausgangswert eingestellt. Auch bei der hier dargestellten rotationssymmetrischen Außenkontur des Lenkrads 11 wäre es allerdings denkbar, eine Einstiegstellung zu definieren, bei der bspw. die Aussparung 11.8 zur Fahrertür hin gedreht wird, was dem Fahrer 100 ein Abstützen am Lenkrad 11 erleichtern kann.
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Auch könnte ein Lenkrad mit rotationssymmetrischer Außenkontur einen ausklappbaren Griff aufweisen, der Menschen mit körperlicher Einschränkung beim Einsteigen und Aussteigen unterstützt. In diesem Fall könnte in der Einstiegstellung der Griff in geeigneter Weise positioniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenksystem
- 11
- Lenkrad
- 11.1
- erster Randbereich
- 11.2, 11.3
- zweiter Randbereich
- 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8
- Aussparung
- 12
- Lenksäule
- 20
- Fahrersitz
- 21
- Sitzfläche
- 22
- Rückenlehne
- 23
- Kopfstütze
- 24
- Sitzbelegungssensor
- 30
- Konsole
- 31
- Zündschloss
- 100
- Fahrer
- 101
- Kopf
- 102
- Bein
- L
- Lenkradachse
- S
- Sichtlinie
- α
- untere Winkelposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5207451 A [0004]
- US 4807715 A [0005]
- US 5485376 A [0006]
- US 4775939 A [0006]
- GB 2173578 A [0007]
- US 5251713 A [0008]
- DE 10261866 A1 [0009]
- DE 10315385 A1 [0010]
- DE 102006045383 B3 [0011]
- DE 102012022822 A1 [0012]