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Titel der Erfindung
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Verfahren zur Fahrerunterstützung in einem Fahrzeug mit einem Lenksystem Beschreibungsteil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fahrerunterstützung in einem Fahrzeug mit einem Lenksystem.
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Bekannt sind Navigationssysteme in Fahrzeugen, welche über eine Satellitenortung die Position des Fahrzeugs bestimmen und in einem hinterlegten Straßennetz anzeigen. Eine gewünschte Route wird üblicherweise grafisch und durch Sprachausgabe angewiesen, der Fahrer folgt durch entsprechende Lenk-, Beschleunigungs- und Bremsbetätigungen den Anweisungen. Insbesondere bei unübersichtlichen Straßenverhältnissen wie zum Beispiel mehreren aufeinanderfolgenden Kreuzungen oder Kreisverkehren besteht jedoch die Gefahr, Empfehlungen und Anweisungen des Navigationssystems falsch zu interpretieren oder mit zu großer zeitlicher Verzögerung umzusetzen, was die Gefahr einer versehentlich falsch eingeschlagenen Verkehrsroute birgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fahrer bei der Fahrzeugführung und Wegfindung zu unterstützen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Fahrer beim Lenken und Führen eines Fahrzeugs unterstützt werden. Voraussetzung ist ein Fahrzeug mit einem Lenksystem, das mit einer Lenkkraftunterstützungseinrichtung ausgestattet ist, über die ein unterstützendes Lenk- bzw. Servomoment im Lenksystem erzeugt werden kann. Des Weiteren muss im Fahrzeug ein Positionsbestimmungssystem vorhanden sein, mit dem die aktuelle Fahrzeugposition bestimmt werden kann.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Fahrerunterstützung in der Weise, dass ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs ein unterstützendes Lenk- bzw. Servomoment erzeugt wird, welches in die Soll-Fahrtrichtung weist. Der Fahrer erhält eine Unterstützung und eine Orientierungshilfe, indem die Lenkbewegung durch das Aufbringen des Lenk- bzw. Servomoments in die gewünschte Richtung unterstützt wird. Weicht dagegen der Fahrer von der Fahrtrichtung ab, so muss er ein Handlenkmoment gegen das Servomoment der Lenkkraftunterstützungseinrichtung aufbringen, was mit einem erhöhten Kraftaufwand verbunden ist. Der Fahrer wird somit über das Servomoment beim Einschlagen und Folgen eines bestimmen Fahrtweges unterstützt.
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Bevorzugt wird nur ein unterstützendes Servomoment erzeugt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nicht zu einem autonomen Fahren ausgelegt ist. Es wird lediglich ein Servomoment erzeugt, mit dem die Lenkbewegung in Richtung der Soll-Fahrtrichtung erleichtert wird. Die Soll-Fahrtrichtung entspricht der gewünschten Fahrtrichtung und ergibt sich aus der aktuellen Position des Fahrzeugs auf der Straße und dem zu erreichenden Fahrtziel.
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Als Positionsbestimmungssystem kommt insbesondere ein Navigationssystem in Betracht, das im Fahrzeug verbaut sein kann und das Positionsdaten zur aktuellen Position des Fahrzeugs liefert. Außerdem kann über das Navigationssystem eine gewünschte Wegstrecke vorgegeben werden, aus der sich zusammen mit der aktuellen Position des Fahrzeugs die Soll-Fahrtrichtung ergibt.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem Navigationssystem kann das Positionsbestimmungssystem auch eine Umfeldsensorik im Fahrzeug umfassen, beispielsweise eine Umfeldkamera und/oder ein Radarsystem, über die die aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straße festgestellt werden kann. Die Soll-Fahrtrichtung entspricht in diesem Fall dem tatsächlichen Straßenverlauf, der voraus des Fahrzeugs liegt und über die Umfeldsensorik detektiert wird.
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Gegebenenfalls kann das Positionsbestimmungssystem sowohl ein Navigationssystem im Fahrzeug als auch eine Umfeldsensorik umfassen, wobei über das Navigationssystem der Routenverlauf und über die Umfeldsensorik die exakte Position des Fahrzeugs auf der Straße bzw. gegebenenfalls Hindernisse auf der Straße erkannt werden können. Die Daten sowohl des Navigationssystems als auch der Umfeldsensorik fließen in die Bestimmung der Soll-Fahrtrichtung ein, die der Erzeugung des unterstützenden Servomoments zugrunde liegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Lenkkraftunterstützungseinrichtung als ein elektrischer Servomotor ausgebildet, bei dessen Betätigung ein gewünschtes Servomoment erzeugt und in das Lenksystem eingespeist wird, beispielsweise über ein Lenkgetriebe. Es kommen im Prinzip aber auch sonstige Lenkkraftunterstützungseinrichtungen in Betracht, beispielsweise hydraulische Servosysteme.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das unterstützende Servomoment kleiner als dasjenige Moment, welches zum selbsttätigen Verstellen des Lenksystems erforderlich ist. Da keine autonome Führung des Fahrzeugs angestrebt ist, sondern nur eine Fahrerunterstützung über die Erzeugung des Servomoments, genügt ein Servomoment, das kleiner ist als ein Moment, mit dem eine selbsttätige Verstellbewegung des Lenksystems erreicht werden kann. Dies stellt zugleich sicher, dass die Verantwortung für das Führen des Fahrzeugs beim Fahrer verbleibt. Das unterstützende Servomoment liegt somit unterhalb eines Momentengrenzwertes für eine selbsttätige Verstellbewegung des Lenksystems.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird nur im Falle einer Fahrtrichtungsänderung ein unterstützendes Servomoment generiert, das unterstützend in die Soll-Fahrtrichtung wirkt. Es ist aber auch möglich, dass bei jeder Abweichung von der Soll-Fahrtrichtung – unter Berücksichtigung einer Toleranz – ein Servomoment generiert wird, das der Abweichung von der Soll-Fahrtrichtung entgegenwirkt.
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Das Verfahren wird vorteilhafterweise in einem Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug durchgeführt, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung und ein Positionsbestimmungssystem umfasst. Des Weiteren ist dem Fahrerassistenzsystem ein Regel- bzw. Steuergerät zugeordnet, in welchem die Daten des Positionsbestimmungssystems als Eingangssignale verarbeitet und Ausgangssignale zur Ansteuerung der Lenkkraftunterstützungseinrichtung erzeugt werden. Die Lenkkraftunterstützungseinrichtung ist vorzugsweise als elektrischer Servomotor ausgeführt, das Positionsbestimmungssystem kann ein Navigationssystem und/oder eine Umfeldsensorik im Fahrzeug umfassen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, mit einem elektrischen Servomotor zur Erzeugung eines unterstützenden Servomoments,
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2 in schematischer Darstellung ein Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Fahrzeugs.
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Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 in einem Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkspindel bzw. -welle 3, ein Lenkgehäuse 4 mit einem darin aufgenommenen Lenkgetriebe und ein Lenkgestänge mit einer Lenkzahnstange 5, über die eine Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 6 des Fahrzeugs übertragen wird. Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, mit dem die Lenkspindel 3 fest verbunden ist, ein Handlenkmoment vor, das zu einem Lenkwinkel δL der Lenkspindel 3 führt, welcher im Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 auf die Lenkzahnstange 5 des Lenkgestänges übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel δV einstellt.
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Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handlenkmoments ist ein elektrischer Servomotor 7 dem Lenksystem 1 zugeordnet, über den ein Servomoment in das Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 eingespeist werden kann. Der Servomotor 7 bildet eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung. Anstelle eines elektrischen Servomotors kann als Lenkkraftunterstützungseinrichtung auch eine hydraulische Unterstützungseinrichtung vorgesehen sein. Der elektrische Servomotor 7 speist beispielsweise über das Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 das unterstützende Servomoment in das Lenksystem ein.
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In 2 ist in schematischer Weise ein Fahrerassistenzsystem 10 zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Fahrzeuges dargestellt. Das Fahrerassistenzsystem 10 umfasst ein Positionsbestimmungssystem mit einem Navigationssystem 11 und einer Umfeldsensorik 12, wobei über das Positionsbestimmungssystem die aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straße bestimmt werden kann. Über das Navigationssystem kann zusätzlich eine Fahrroute zum Erreichen eines Fahrtziels vorgegeben werden, wobei die Position des Fahrzeugs fortlaufend auf der vorgegebenen Fahrroute aktualisiert wird.
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Die Umfeldsensorik 12 umfasst beispielsweise eine Umfeldkamera und/oder ein Radarsystem und kann die aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straße, insbesondere den Abstand zum seitlichen Fahrbahnrand und gegebenenfalls Hindernisse auf der Fahrbahn detektieren. Über die Umfeldsensorik 12 kann gemeinsam mit den Informationen des Navigationssystems 11 die Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
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Zum Fahrerassistenzsystem 10 gehört des Weiteren ein Regel- bzw. Steuergerät 13, das die Informationen des Navigationssystems 11 und der Umfeldsensorik 12 als Eingangssignale empfängt und verarbeitet. In dem Regel- bzw. Steuergerät 13 werden Ausgangssignale erzeugt, die als Stellsignale dem elektrischen Servomotor, der eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung bildet, zur Einstellung zugeführt werden. Die Signale zur Einstellung des Servomotors 7 werden in der Weise erzeugt, dass ein unterstützendes Servomoment in Richtung der gewünschten Fahrtrichtung generiert wird.
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Befindet sich das Fahrzeug aktuell in der korrekten Fahrtrichtung und stimmt der Ist-Lenkwinkel mit einem Soll-Lenkwinkel entsprechend der gewünschten Soll-Fahrtrichtung überein, so ist es nicht zwingend erforderlich, über den elektrischen Servomotor zur Fahrerunterstützung für die erfindungsgemäße Funktion ein Servomoment bereitzustellen. Dagegen wird bei einer Abweichung der aktuellen Fahrtrichtung von der Soll-Fahrtrichtung bzw. einer Abweichung des Ist-Lenkwinkels vom Soll-Lenkwinkel ein unterstützendes Servomoment generiert, welches in die Soll-Fahrtrichtung bzw. in den Soll-Lenkwinkel weist. Die Höhe des unterstützenden Servomoments ist jedoch vorteilhafterweise kleiner als ein Moment, das in der Lage wäre, das Lenksystem selbsttätig zu verstellen. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Fahrer nur eine Unterstützung über das Fahrerassistenzsystem erfährt, jedoch die Lenktätigkeit dem Fahrer obliegt und damit der Fahrer auch die Verantwortung für das Führen des Fahrzeugs trägt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksystem
- 2
- Lenkrad
- 3
- Lenkwelle
- 4
- Lenkgehäuse
- 5
- Lenkzahnstange
- 6
- Vorderrad
- 7
- elektrischer Servomotor/Lenkkraftunterstützungseinrichtung
- 10
- Fahrerassistenzsystem
- 11
- Navigationssystem
- 12
- Umfeldsensorik
- 13
- Regel- bzw. Steuergerät
