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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Warnung in einem Kraftfahrzeug vor einer Aquaplaning-Gefahr, wobei das Kraftfahrzeug ein Lenksystem mit wenigstens einem lenkbaren Rad und mit einem Lenkmittel, mit dem ein Kraftfahrzeugführer einen Lenkwinkel des wenigstens einen lenkbaren Rades vorgeben kann, aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkvorrichtung. Bei nasser Fahrbahn besteht ein erhöhtes Risiko für einen Fahrzeugunfall. Eine Ursache hierfür ist, dass der Kraftfahrzeugführer die von einer nassen Fahrbahn ausgehende Gefahr, insbesondere die Aquaplaning-Gefahr, falsch beurteilt und seine Fahrweise nicht situationsadäquat anpasst. In Abhängigkeit von der Höhe des Wasserstandes auf der Fahrbahn kann Aquaplaning beispielsweise schon bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h (km/h: Kilometer pro Stunde) auftreten. Bei verschlechterter Sicht, insbesondere bei Nachtfahrten, ist das Unfallrisiko bei regennasser Fahrbahn weiter erhöht, da tiefere Wasserstände, beispielsweise aufgrund von Bodensenken oder Spurrillen, schlechter gesehen werden können.
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Um verbessert auf eine Aquaplaning-Gefahr hinzuweisen, ist aus der Druckschrift
DE 20 2013 003 767 U1 bekannt, dass im Falle von Aquaplaning das für den Fahrzeugführer spürbare Lenkmoment erhöht oder erniedrigt wird, sodass der Fahrzeugführer ein verändertes Lenkverhalten spürt und somit auf die Gefahrensituation hingewiesen wird.
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Darüber hinaus ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 007 442 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Lenksystems bekannt, bei dem das für den Fahrzeugführer spürbare Lenkmoment sprunghaft ansteigt, um auf eine Gefahrensituation hinzuweisen.
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Ferner offenbart die Druckschrift
DE 10 2009 026 997 A1 , im Falle von Aquaplaning die Lenkkraftunterstützungseinrichtung dahingehend zu manipulieren, dass der Widerstand gegen eine Lenkbewegung des Fahrzeugführers erhöht wird und dem Fahrzeugführer auf diese Weise eine Information vermittelt wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einem Kraftfahrzeugführer weiter verbessert vor einer Aquaplaning-Gefahr zu warnen, insbesondere derart, dass die Aquaplaning-Gefahr dem Kraftfahrzeugführer besser vermittelt wird, und der Kraftfahrzeugführer somit vorteilhafterweise sein Fahrverhalten besser der Fahrsituation anpassen kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Warnung in einem Kraftfahrzeug vor einer Aquaplaning-Gefahr vorgeschlagen, wobei das Kraftfahrzeug ein Lenksystem mit wenigstens einem lenkbaren Rad und mit einem Lenkmittel, mit dem ein Kraftfahrzeugführer einen Lenkwinkel des wenigstens einen lenkbaren Rades vorgeben kann, aufweist, und wobei eine infolge eines erhöhten Schwallwiderstandes auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkende Schwallkraft, welche den Lenkwinkel dieses Rades beeinflusst, als eine Lenkkraft, welche auf eine dem Lenkwinkel des Rades folgende Lenkmittelbewegung gerichtet ist, aktiv auf das Lenkmittel übertragen wird. Der Schwallwiderstand ist dabei insbesondere der Widerstand, der durch das von einem rollenden Rad verdrängte Wasser auf einer nassen Fahrbahn entsteht. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug ein vierrädriges Fahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern ist, insbesondere ein Pkw (Pkw: Personenkraftwagen).
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Dass die Lenkkraft aktiv auf das Lenkmittel übertragen wird, heißt dabei, dass die Lenkkraft einer aktiven Beeinflussung unterliegt und nicht lediglich eine durch die Schwallkraft verursachte Störung aufgrund einer mechanischen Kopplung des Lenkmittels mit dem wenigstens einen lenkbaren Rad auf das Lenkmittel durchschlägt.
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Dadurch, dass das Lenkmittel infolge der auf das Lenkmittel übertragenen Lenkkraft in eine dem Lenkwinkel des wenigstens einen Rades folgende Bewegung versetzt wird, spürt der Kraftfahrzeugführer vorteilhafterweise je nachdem wie fest dieser das Lenkmittel hält, entweder die Bewegung als solche oder ein entsprechendes Handmoment. Das heißt insbesondere, dass die Lenkkraft zu einer Lenkmittelbewegung führen würde, wenn der Fahrzeugführer das Lenkmittel nicht festhalten würde. Wirkt die Schwallkraft ungleichmäßig auf das wenigstens eine lenkbare Rad ein, so verursacht dies gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise eine Folge von unterschiedlich auf das Lenkmittel einwirkenden Lenkkräften, wobei diese Lenkkräfte wechselnde Bewegungen beziehungsweise Handmomente und somit insbesondere eine Art Ruckeln des Lenkmittels bewirken. Das Lenkverhalten des Lenksystems wird dabei vorteilhafterweise nicht beeinflusst, insbesondere wird die Lenkung vorteilhafterweise nicht schwergängiger oder leichtgängiger.
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Vorteilhafterweise wird ein Kraftfahrzeugführer durch die aktive Beeinflussung des Lenkmittels bei auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkender Schwallkraft unmittelbar auf eine Aquaplaning-Gefahr aufmerksam gemacht und somit gewarnt. Vorteilhafterweise werden Bewegungen des Lenkmittels zudem üblicherweise, direkt mit der Fahrbahnbeschaffenheit in Verbindung gebracht, sodass ein Kraftfahrzeugführer als Reaktion auf eine solche Lenkmittelbewegung beziehungsweise Lenkmittelbewegungsfolge die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert. Hierdurch wird vorteilhafterweise das Unfallrisiko gesenkt.
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Insbesondere ist ferner vorgesehen, dass die Lenkkraft impulsartig auf das Lenkmittel übertragen wird und somit vorteilhafterweise für einen Kraftfahrzeugführer als kurzzeitige Beeinflussung des Lenkmittels, insbesondere als wenige zehntel Sekunden andauernde Beeinflussung des Lenkmittels, wahrgenommen wird. Vorzugsweise beeinflusst die verfahrensgemäß aktiv auf das Lenkmittel übertragene Lenkkraft dabei nicht den Lenkwinkel der Räder. Vorteilhafterweise ist die aktiv auf das Lenkmittel übertragene Lenkkraft eine von der Lenkung abgekoppelte Bewegung, sodass die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs durch die auf das Lenkmittel übertragene Lenkkraft vorteilhafterweise nicht beeinflusst wird.
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Vorzugsweise ist das Lenksystem ein Lenksystem mit einer Lenkunterstützung, vorzugsweise mit einer elektromechanischen Servolenkung. Darüber hinaus ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei dem Lenksystem keine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkmittel und dem lenkbaren Rad besteht. Vorzugsweise ist das Lenksystem dabei als sogenanntes „steer-by-wire“-System ausgebildet.
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Vorzugsweise ist das Lenkmittel des Lenksystems ein Lenkrad. Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit einem „steer-by-wire“-System, ist als vorteilhafte Ausgestaltungsvariante vorgesehen, dass das Lenkmittel ein Joystick ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine in dem Lenksystem in Folge der Schwallkraft hervorgerufene Anregung des Lenksystems, insbesondere eine Anregung von Komponenten des Lenksystems, zur Generierung der Lenkkraft genutzt wird, vorzugsweise indem diese Anregung in die Lenkkraft umgewandelt wird. Eine Anregung kann dabei insbesondere eine durch die Schwallkraft hervorgerufene Folge von Störbewegungen in dem Lenksystem sein.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Lenksystem wenigstens eine Spurstange umfasst, wobei die Schwallkraft eine auf die Spurstange einwirkende Spurstangenkraft verursacht. Diese Spurstangenkraft wird vorzugsweise aktiv verstärkt und die verstärkte Spurstangenkraft auf die Lenksäule übertragen. Von der Lenksäule wird diese verstärkte Spurstangenkraft dann vorteilhafterweise als Lenkkraft auf das Lenkmittel übertragen. Da hierbei eine Verstärkung der Spurstangenkraft vorgesehen ist, erfolgt die Übertragung der Lenkkraft auf das Lenkmittel aktiv im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die infolge eines erhöhten Schwallwiderstandes auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkende Schwallkraft mittels einer Detektionseinrichtung des Lenksystems detektiert wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Schwallkraft indirekt detektiert wird, insbesondere über eine aufgrund der auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkenden Schwallkraft in dem Lenksystem hervorgerufenen Störbewegung. Hierbei kann es sich insbesondere um Vibrationen und/oder kurze Bewegungsfolgen des Lenkgestänges handeln. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass mittels einer Plausibilisierungseinrichtung das Auftreten einer Schwallkraft plausibilisiert wird, um abzusichern, dass Störbewegungen im Lenksystem tatsächlich auf eine auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkende Schwallkraft zurückzuführen sind. Hierbei kann insbesondere als zusätzliches Kriterium geprüft werden, ob Fahrbahnnässe vorhanden ist. Fahrbahnnässe kann dabei insbesondere mittels eines Feuchtigkeitssensors erfasst werden, insbesondere einem im Radkasten angeordneten Feuchtigkeitssensor, der von den Rädern hochspritzendes Wasser erfassen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine von der Detektionseinrichtung detektierte Schwallkraft hinsichtlich ihrer Größe klassifiziert wird und die Größe der auf das Lenkmittel übertragenen Lenkkraft in Abhängigkeit der Klassifizierung der Schwallkraft bestimmt wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise verhindert, dass schon geringste Beeinflussungen des Lenksystems bei geringem Schwallwiderstand auf das Lenkmittel übertragen werden. Darüber hinaus ist somit vorteilhafterweise die auf das Lenkmittel übertragene Lenkkraft variierbar, vorzugsweise stufenhaft. Insbesondere kann zur Klassifizierung der Schwallkraft wenigstens ein Schwellwertvergleich durchgeführt werden, beispielsweise unter Nutzung einer Komparatoreinheit. Durch die Klassifizierung ist zudem vorteilhafterweise verhindert, dass große Schwallkräfte zu übermäßig großen Lenkkräften in dem Lenkmittel und somit zu unter Umständen abrupten Lenkbewegungen führen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Lenksystem eine Störkompensationseinrichtung zur Unterdrückung von auf das Lenkmittel einwirkenden Störeinflüssen, wobei bei einer Detektion einer auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkenden Schwallkraft ein Eingriff der Störkompensationseinrichtung verhindert wird. Eine Störung wird somit vorteilhafterweise an das Lenkmittel durchgelassen, sodass vorteilhafterweise für den Kraftfahrzeugführer die Aquaplaning-Gefahr wahrnehmbar ist. Vorteilhafterweise wird die Störung dabei vor Übertragung als Lenkkraft auf das Lenkmittel verstärkt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die auf das Lenkmittel zu übertragende Lenkkraft mittels einer Verstärkereinrichtung des Lenksystems verstärkt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Lenksystem eine elektromechanische Servolenkung umfasst, wobei vorzugsweise ein Elektromotor der elektromechanischen Servolenkung als Verstärkereinrichtung des Lenksystems zur Verstärkung der Lenkkraft genutzt wird. Als weitere Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verstärkung mit einem Faktor kleiner 1 oder größer 1 erfolgt, also eine reduzierte oder vergrößerte Lenkkraft auf das Lenkmittel übertragen wird, insbesondere bei einem Auftreten von besonders großen Schwallkräften.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die auf das Lenkmittel übertragene Lenkkraft in Abhängigkeit von der Größe der Schwallkraft verstärkt wird. Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante eine Verstärkung der Lenkkraft proportional zu der Größe der Schwallkraft vorgesehen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine bestimmte Anzahl von Stufen, vorzugsweise drei Stufen für die Größe der Lenkkraft vorgesehen sind, wobei in Abhängigkeit der Größe der Schwallkraft eine der drei Stufen ausgewählt wird, wobei bei einer geringeren Schwallkraftgröße, die unter einem ersten Schwellwert liegt, vorzugsweise die erste Stufe gewählt wird, bei einer größeren Schwallkraft, die zwischen dem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert liegt, vorzugsweise die zweite Stufe und bei einer den zweiten Schwellwert übersteigenden Schwallkraft die dritte Stufe ausgewählt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Lenkmittel ein Lenkrad ist, wobei die Lenkkraft auf eine der Veränderung des Lenkwinkels des Rades folgende Drehbewegung des Lenkrades gerichtet ist. Hierbei wird vorzugsweise ein Handmoment auf das Lenkrad übertragen. Vorteilhafterweise wird das Handmoment impulsartig auf das Lenkmittel übertragen. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Folge von Drehmomentimpulsen auf das Lenkmittel übertragen wird, insbesondere in Abhängigkeit von den Änderungen des Lenkwinkels des wenigstens einen Rades, auf welches die Schwallkraft wirkt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Lenksystem eine elektromechanische Servolenkung mit einem Lenkgestänge, einer Lenksäule, an welchem das Lenkmittel angeordnet ist, und wenigstens einem Elektromotor, wobei die auf das wenigstens eine Rad wirkende Schwallkraft eine auf das Lenkgestänge einwirkende Lenkgestängekraft bewirkt, die Lenkgestängekraft von dem wenigstens einen Elektromotor als Verstärkereinrichtung verstärkt wird und die verstärkte Lenkgestängekraft auf die Lenksäule übertragen wird und somit über die Lenksäule die Lenkkraft auf das Lenkmittel übertragen wird. Auf diese Weise werden vorteilhafterweise durch Aquaplaning bewirkte Störungen im Lenksystem direkt auf das Lenkmittel als Lenkkraft an den Kraftfahrzeugführer weitergegeben. Besonders bevorzugt wird die Störung dabei zunächst verstärkt. Hierdurch hat der Kraftfahrzeugführer vorteilhafterweise eine direkte Rückmeldung über den Fahrbahnzustand, wobei durch die Lenkkraft bewirkte Bewegungen den Kraftfahrzeugführer vorteilhafterweise auf die Aquaplaning-Gefahr hinweisen. Da die generierte Lenkkraft vorteilhafterweise im direkten Zusammenhang mit der auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkenden Schwallkraft steht, wird der Kraftfahrzeugführer für die Aquaplaning-Gefahr in einer konkreten Situation besonders gut sensibilisiert.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das Lenksystem umfasst dabei insbesondere wenigstens ein lenkbares Rad, ein Lenkgestänge und ein Lenkmittel.
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Insbesondere ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante vorgesehen, dass das Lenksystem ein „steer-by-wire“-System ist. Das Lenkmittel ist dabei vorteilhafterweise mit einer Stelleinrichtung verbunden, welche ausgebildet ist, eine Lenkkraft auf das Lenkmittel auszuüben, insbesondere wenn eine auf das wenigstens eine lenkbare Rad einwirkende Schwallkraft eine Störbewegung in dem Lenksystem hervorruft.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lenksystem eine elektromechanische Servolenkung umfasst. Insbesondere ist ferner vorgesehen, dass das Lenksystem eine Lenksäule und ein an der angeordnetes Lenkmittel umfasst.
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Vorteilhafterweise umfasst das Lenksystem ferner eine Detektionseinrichtung zur Detektierung einer Schwallkraft.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Lenksystem eine Verstärkereinrichtung, insbesondere um eine auf das Lenkmittel zu übertragene Kraft vor der Übertragung auf das Lenkmittel zu verstärken. Insbesondere kann die Verstärkereinrichtung ein Elektromotor einer elektromechanischen Servounterstützung sein, insbesondere ein Servomotor.
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Vorteilhafterweise umfasst das Lenksystem eine Regel- und/oder eine Steuereinheit, welche ausgebildet ist, das Übertragen der Lenkkraft auf das Lenkmittel zu regeln beziehungsweise zu steuern.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem vorgeschlagen. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein zweiachsiges, vierrädriges Kraftfahrzeug. Dabei kann vorgesehen sein, dass sowohl die Räder der vorderen Achse als auch die Räder der hinteren Achse lenkbar sind. Vorzugsweise sind die Räder der vorderen Achse lenkbar. Insbesondere ist ferner vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Steuergeräteeinheit, vorzugsweise eine Vehicle Control Unit, umfasst, welche ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Lenksystem.
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Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 umfasst zwei lenkbare Räder 2, die über ein Lenkgestänge 3 des Lenksystems 1 und eine Lenksäule 4 des Lenksystems 1 mechanisch mit einem Lenkmittel 5 des Lenksystems 1 gekoppelt sind. Das Lenkmittel 5 ist dabei als Lenkrad ausgebildet. Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 1 einen elektrischen Servomotor 6 zur Lenkkraftunterstützung.
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Das Lenksystem 1 ist dabei ausgebildet, eine aufgrund eines erhöhten Schwallwiderstandes auf ein Rad 2 einwirkende Schwallkraft 7 als eine Lenkkraft 10 aktiv auf das Lenkmittel 5 zu übertragen.
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Dabei verstärkt der elektrische Servomotor 6 eine auf das Lenkgestänge 3 einwirkende Lenkgestängekraft 8, welche durch die auf das Rad 2 einwirkende Schwallkraft 7 quasi als Störgröße des Lenksystems 1 verursacht ist.
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Die auf diese Weise verstärkte Lenkgestängekraft 9 wird dann über die Lenksäule 4 auf das Lenkmittel 5 als Lenkkraft 10 übertragen. Die Lenkkraft 10 ist dabei auf eine dem Lenkwinkel des Rades 2, auf das die Schwallkraft 7 einwirkt, folgende Lenkmittelbewegung 11 gerichtet.
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Diese Lenkkraft 10 ist dabei für einen Kraftfahrzeugführer als Warnung vor einer Aquaplaning-Gefahr wahrnehmbar, sodass der Kraftfahrzeugführer insbesondere die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges reduzieren kann.
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Da die Schwallkraft 7 beispielsweise beim Durchfahren einer wassergefüllten Bodensenke variiert, führt dies dazu, dass auch die Lenkgestängekraft 9 variiert. Auf das Lenkmittel 5 wird dann von dem Lenksystem 1 eine Folge von Lenkkräften 10 übertragen, insbesondere eine Folge von Lenkkräften 10 mit wechselnder Orientierung, sodass die Lenkkräfte 10 hierbei für einen Kraftfahrzeugführer als eine Art Ruckeln des Lenkmittels wahrgenommen werden.
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Die in der Figur dargestellten und im Zusammenhang mit dieser erläuterten Merkmale dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2013003767 U1 [0003]
- DE 102007007442 A1 [0004]
- DE 102009026997 A1 [0005]
