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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung, ein Lenksystem, ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium nach den nebengeordneten Ansprüchen.
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Besonders in Ballungsräumen ist das Wenden von Fahrzeugen oft problematisch. Einerseits steht typischerweise wenig Platz zur Verfügung, z. B. aufgrund von hohem Verkehrsaufkommen, parkenden Fahrzeugen oder auch in Parkhäusern. Andererseits haben konventionelle Kraftfahrzeuge typischerweise Wendekreise, welche häufig im Bereich von 10 Metern und mehr liegen. Ein Grund dafür ist, dass solche Fahrzeuge meist mit Lenksystemen ausgestattet sind, welche nur an der Vorderachse einen Lenkwinkel stellen können, welcher zudem zumeist unter 40 Grad liegt.
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Seit einiger Zeit sind jedoch Einzelradsteller bekannt, mittels welcher eine unabhängige Lenkung der einzelnen Räder eines Fahrzeugs möglich ist, insbesondere mittels sogenannter Steer-by-Wire Systeme. Insbesondere Fahrzeuge mit solchen Einzelradstellern können somit in der Lage sein, auch an der Hinterachse Lenkwinkel zu stellen, was dann kleinere Wendekreise ermöglicht. Zudem bestehen für Kraftfahrzeuge mittlerweile Möglichkeiten zum automatisierten und/oder autonomen Fahren.
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Diese neuen technischen Möglichkeiten eröffnen somit neue Möglichkeiten zum Wenden von Fahrzeugen. Hierbei kann es jedoch wichtig sein, nicht nur einen minimalen Wendekreis erreichen zu wollen, sondern auch den Komfort und das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen nicht zu vernachlässigen. Diese Problematik wurde im Stand der Technik bisher nicht ausreichend behandelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, das Wenden eines Kraftfahrzeugs derart zu gestalten, dass ein guter Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen erreicht wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Mehrzahl an Rädern umfasst, wobei an zumindest einem Hinterrad während des Wendens ein Lenkwinkel gestellt wird, wobei sich ein Lenkpol während des Wendens höchstens um einen vordefinierten Maximalabstand in Fahrzeuglängsrichtung von einer Radaufhängung des Hinterrades in Richtung einer Fahrzeugfront verschiebt.
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Unter dem Wenden eines Fahrzeugs ist hierbei ein Fahrmanöver zu verstehen, bei dem eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs signifikant geändert wird, beispielsweise um 180 Grad. Jedoch sollen prinzipiell auch solche Fahrmanöver unter den Begriff „Wenden“ fallen, bei denen die Fahrtrichtung um weniger als 180 Grad geändert wird, beispielsweise lediglich um 120 Grad oder um 150 Grad. Auch ist ein Wenden um mehr als 180 Grad - beispielsweise um 270 Grad - prinzipiell denkbar, obwohl ein solches Wenden dann auch als eine Änderung der Fahrtrichtung um 90 Grad entsprechend einer entgegengesetzten Rotationsrichtung beschrieben werden kann. Das Fahrzeug ist dabei typischerweise ein Kraftfahrzeug z. B. ein PKW oder NKW. Das Fahrzeug umfasst typischerweise mindestens drei Räder. Unter dem Begriff Lenkpol ist dabei der Momentanpol der Drehbewegung des Fahrzeugs während des Wendens zu verstehen. Bei einem Fahrzeug ist der Lenkpol dabei der Punkt, in dem sich die gedachten Rotationsachsen aller Räder des Fahrzeugs schneiden. Typischerweise werden während des Verfahrens Einzelradsteller jedes der Räder des Fahrzeugs derart angesteuert, dass die einzelnen Räder in die gewünschten Positionen geschwenkt werden und, soweit nötig, jeweils einzeln in die gewünschte Richtung angetrieben werden.
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Unter einem Einzelradsteller ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, mittels welcher ein Lenkwinkel eines einzelnen Rads eines Fahrzeugs unabhängig von den Lenkwinkeln anderer Räder eingestellt werden kann. Die Ansteuerung wird dabei typischerweise mittels eines Steer-by-Wire Konzepts bewerkstelligt.
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Unter einem Lenkwinkel ist dabei ein Winkel zu verstehen, um den ein Rad gegenüber einer Fahrzeuglängsachse verschwenkt wird. Bei einer Geradeausfahrt beträgt somit der Lenkwinkel 0 Grad, bei einer Kurve nimmt er positive Werte an, die umso grösser werden, je kleiner der Radius der jeweils gefahrenen Kurve wird. Die Fahrzeuglängsachse definiert die Fahrzeuglängsrichtung.
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Unter dem vorgenannten Verschieben des Lenkpols von einer Radaufhängung des Hinterrads in Richtung der Fahrzeugfront ist dabei immer ausschliesslich eine Änderung einer Position des Lenkpols entlang der Richtung einer Fahrzeuglängsachse zu verstehen. Mit anderen Worten: wenn die Fahrzeuglängsachse als y-Achse eines Koordinatensystems betrachtet wird, dann ist der Maximalabstand als ein Abstand in y-Richtung zu verstehen. Gleiches gilt für die nachgenannte Maximaldistanz und die nachgenannte Minimaldistanz: auch hier geht es immer ausschliesslich um Distanzen in y-Richtung, wobei die Fahrzeuglängsachse als y-Richtung definiert wird.
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Dadurch, dass der Lenkpol höchstens um eine vordefinierte Maximaldistanz von der Radaufhängung des Hinterrads in Richtung Fahrzeugfront wandern darf, kann der Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen verbessert werden, was sich zusätzlich positiv auf die Verkehrssicherheit auswirken kann. Bei herkömmlichen Fahrzeugen, bei welchen an den Hinterrädern keine Lenkwinkel gestellt werden können, befindet sich der Lenkpol stets auf Höhe der Radaufhängungen der Hinterräder. Erst durch eine Lenkstellung an den Hinterrädern ist es überhaupt möglich, dass sich der Lenkpol in Richtung der Fahrzeugfront verschiebt. Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich ein nach vorne verschobener Lenkpol negativ auf den Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen auswirken kann.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird/werden während des Wendens ein Lenkwinkel zumindest eines Vorderrads und/oder der Lenkwinkel des zumindest einen Hinterrads derart begrenzt, dass der vordefinierte Maximalabstand eingehalten wird. Eine Begrenzung der Lenkwinkel ist deswegen besonders vorteilhaft, weil so bei vorgegebener Fahrzeuggeometrie besonders einfach ein zu weites Vorrücken des Lenkpols verhindert werden kann. Prinzipiell könnte dies jedoch auch auf andere Art und Weise bewerkstelligt werden, beispielsweise dadurch, dass der Fahrzeuginsasse immer weit genug vorne sitzt.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen verschiebt sich der Lenkpol höchstens um eine vordefinierte Maximaldistanz in Fahrzeuglängsrichtung vor einen Fahrzeuginsassen.
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Dies hat den Vorteil, dass so ein verhältnismässig enger Wendekreis bei noch akzeptablem Fahrkomfort gewährleistet wird. An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass die Maximaldistanz dabei typischerweise von einer Körpermitte des Fahrzeuginsassen aus gemessen wird.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen beträgt die vordefinierte Maximaldistanz 0 cm. Auf diese Weise wird ein guter Kompromiss zwischen engem Wendekreis und Fahrkomfort erreicht.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wandert der Lenkpol höchstens bis auf eine vordefinierte Minimaldistanz in Fahrzeuglängsrichtung an einen Fahrzeuginsassen heran. Dies hat den Vorteil, dass so ein verhältnismässig guter Fahrkomfort bei noch akzeptablem Wendekreis gewährleistet wird.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist der Fahrzeuginsasse ein Rückbankinsasse, insbesondere ein hinterster Rückbankinsasse, des Fahrzeugs. Ein solches Ausrichten des Verfahrens an einem Rückbankinsassen hat den Vorteil, dass für alle Personen im Fahrzeug - also z. B. sowohl für den Fahrer, als auch für Personen im Fond - ein akzeptabler Fahrkomfort gewährleistet wird.
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Bei typischen Ausführungsformen ist der Fahrzeuginsasse ein Cockpitinsasse, insbesondere ein Fahrer oder Beifahrer, des Fahrzeugs. Ein solches Ausrichten des Verfahrens an einem Cockpitinsassen hat den Vorteil, dass ein verhältnismässig enger Wendekreis ermöglicht wird, wobei aber stets ein ausreichender Fahrkomfort für die Cockpitinsassen, spezielle für den Fahrer, gewährleistet ist.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird mittels zumindest eines Sitzsensor-Signals determiniert, wer als Fahrzeuginsasse gelten soll. Insbesondere wird dabei mittels Sitzsensor-Signalen von allen verfügbaren Fahrzeugsitzen ermittelt, wo im Fahrzeug sich die am weitesten hinten sitzende Person befindet - also beispielsweise auf dem Fahrersitz, wenn der Fahrer alleine im Fahrzeug ist, oder aber auf der Rückbank, wenn diese zumindest zum Teil belegt ist. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, stets einen ausreichend grossen Fahrkomfort für alle Personen im Fahrzeug zu gewährleisten und gleichzeitig möglichst enge Wendekreise abfahren zu können. Eine solche Verwendung von Sitzsensor-Signalen ist deswegen vorteilhaft, weil Sitzsensoren in vielen Fahrzeugen schon installiert sind, um Warnmeldungen ausgeben zu können, wenn bei belegtem Sitz ein Sicherheitsgurt nicht angelegt wurde.
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Eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Wendens eines Fahrzeugs umfasst Mittel, die geeignet sind, die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorgehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auszuführen. Vorteilhafterweise umfasst die Steuereinrichtung Computerprogrammcode zur Durchführung des Verfahrens. Die Steuereinrichtung ist vorteilhafterweise Teil einer Fahrzeugsteuerung oder eine separate Steuereinrichtung. Mit Vorteil umfasst die Steuereinrichtung eine digitale Kontrolleinheit.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung geeignet, ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs nach zumindest einem der vorgenannten Ausführungsformen durchzuführen. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung geeignete Mittel, zum Beispiel eine Radwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen von aktuellen Lenkwinkeln der Räder des Fahrzeugs und/oder eine Radwinkeleinstelleinrichtung zum Senden von Steuerbefehlen an die Einzelradsteller und/oder eine Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Lenkwinkel der Räder während des Wendens und/oder eine Radantriebseinrichtung zum bevorzugt separaten Ansteuern von Radantrieben und/oder zumindest einen Sitzsensor, bevorzugt jeweils einen Sitzsensor pro Sitz, und/oder eine Sitzsensor-Signal-Auswerteeinrichtung. Mit Vorteil sind in der Steuereinrichtung zumindest einige der vorgenannten Komponenten mittels des Computerprogrammcodes implementiert.
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Ein Lenksystem für ein Fahrzeug umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine vorgenannte Steuereinrichtung.
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Ein Computerprogrammprodukt umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung Befehle, die bewirken, dass die erfindungsgemässe Steuereinrichtung die erfindungsgemässen Verfahrensschritte ausführt.
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Ein computerlesbares Medium umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein erfindungsgemässes Computerprogrammprodukt. Unter dem Begriff computerlesbares Medium sind dabei insbesondere aber nicht ausschliesslich Festplatten und/oder Server und/oder Memorysticks und/oder Flash-Speicher und/oder DVDs und/oder Bluerays und/oder CDs zu verstehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen kurz erläutert, wobei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Fahrzeuginsasse ein Rückbankinsasse ist, und
- 3: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Fahrzeuginsasse ein Cockpitinsasse ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Es ist ein Fahrzeug F gezeigt, welches unter anderem ein erstes Vorderrad 1, ein zweites Vorderrad 2, ein erstes Hinterrad 3 und ein zweites Hinterrad 4 umfasst. Die Vorderräder 1, 2 sind auf gleicher Höhe nahe einer Fahrzeugfront aufgehängt, und die Hinterräder 3, 4, sind auf gleicher Höhe nahe einem Fahrzeugheck aufgehängt. In dem Fahrzeug befinden sich vier Personen, welche als Kreise dargestellt sind. Die beiden Personen, welche sich näher an der Fahrzeugfront befinden, werden als Cockpitinsassen bezeichnet, und die beiden Personen, welche sich näher am Fahrzeugheck befinden, werden als Rückbankinsassen bezeichnet. Einer der Rückbankinsassen ist mit dem Bezugszeichen 5 versehen: in diesem Ausführungsbeispiel ist dies der Fahrzeuginsasse 5 im Sinne der Erfindung.
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In 1 ist auch eine Fahrzeuglängsachse L eingezeichnet, welche das Fahrzeug F der Länge nach durchläuft. Zudem ist in 1 ein Lenkpol P eingezeichnet, welcher der Punkt ist, in dem sich die Rotationsachsen aller vier Räder 1, 2, 3, 4 schneiden. Um diesen Lenkpol P dreht das Fahrzeug F, wenn die Räder 1, 2, 3, 4 angetrieben werden.
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In 1 ist ferner eine vordefinierte Maximaldistanz m in Fahrzeuglängsrichtung L von dem Fahrzeuginsassen 5 aus gesehen eingezeichnet. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verschiebt sich der Lenkpol P höchstens um die vordefinierte Maximaldistanz m in Fahrzeuglängsrichtung L vor den Fahrzeuginsassen 5. In 1 hat der Lenkpol 1 diese Maximaldistanz m noch nicht erreicht, d. h. der Lenkpol P befindet sich noch in einem zulässigen Bereich. Mit anderen Worten: der Lenkpol P ist um eine noch akzeptable Distanz vor den Fahrzeuginsassen 5 gerutscht. Wenn der Lenkpol P die Maximaldistanz m während des Wendens nicht erreicht, dann bedeutet dies auch, dass sich der Lenkpol P während des Wendens höchstens um einen vordefinierten Maximalabstand von den Radaufhängungen der Hinterräder 3, 4 in Richtung der Fahrzeugfront verschiebt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Fahrzeuginsasse 5 ein Rückbankinsasse ist. Es sind wiederum die Räder 1, 2, 3, 4 des Fahrzeugs F gezeigt. Zusätzlich sind in 2 ein Lenkwinkel α des ersten Vorderrades 1 und ein Lenkwinkel β des ersten Hinterrades 3 eingezeichnet. In 2 sind zudem ein Abstand a zwischen Radaufhängungen der Hinterräder 3, 4 und einem Rückbankinsassen und ein Abstand x zwischen den Radaufhängungen der Hinterräder 3, 4 und Radaufhängungen der Vorderräder 1, 2 eingezeichnet.
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Wenn bei dem in
2 gezeigten Fahrzeug
F die Beziehung
gilt, dann ist sichergestellt, dass der Lenkpol
P nicht vor den Fahrzeuginsassen
5 rutscht, insbesondere nicht vor eine Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5.
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Wenn bei dem in
2 gezeigten Fahrzeug
F die Beziehungen
und
gelten, dann liegt der Lenkpol
P in Fahrzeuglängsrichtung
L um den Abstand y vor der Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5. Wenn der Abstand y dann kleiner ist, als die vordefinierte Maximaldistanz
m, dann entspricht dies dem in
1 gezeigten Ausführungsbeispiel: Der Lenkpol
P ist dann um eine akzeptable Distanz y vor den Fahrzeuginsassen
5 gewandert.
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Wenn bei dem in
2 gezeigten Fahrzeug
F die Beziehungen
gelten, dann liegt der Lenkpol
P in Fahrzeuglängsrichtung
L um den Abstand y hinter der Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5. Wenn der Abstand y dabei grösser als die Minimaldistanz gewählt ist, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mindestens zwischen dem Lenkpol
P und dem Fahrzeuginsassen
5 eingehalten werden muss, dann entspricht diese Wertekonfiguration genau diesem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Die Darstellung in 3 entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 2, jedoch mit dem Unterschied, dass der Fahrzeuginsasse 5 ein Cockpitinsasse ist. Entsprechend ist in 3 anstelle des Abstands a zwischen den Radaufhängungen der Hinterräder 3, 4 und einem Rückbankinsassen ein Abstand b zwischen den Radaufhängungen der Hinterräder 3, 4 und dem Cockpitinsassen eingezeichnet.
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Wenn bei dem in
3 gezeigten Fahrzeug
F nun die Beziehung
gilt, dann ist sichergestellt, dass der Lenkpol
P nicht vor den Fahrzeuginsassen
5 rutscht, insbesondere nicht vor eine Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5.
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Wenn bei dem in
3 gezeigten Fahrzeug
F die Beziehungen
und
gelten, dann liegt der Lenkpol
P in Fahrzeuglängsrichtung
L um den Abstand y vor der Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5. Wenn der Abstand y dabei kleiner als die Maximaldistanz
m gewählt ist, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung höchstens zwischen dem Lenkpol
P und dem Fahrzeuginsassen
5 erreicht werden darf, dann entspricht die gewählte Wertekonfiguration genau diesem Ausführungsbeispiel.
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Wenn bei dem in
3 gezeigten Fahrzeug
F die Beziehungen
und
gelten, dann liegt der Lenkpol
P in Fahrzeuglängsrichtung
L um den Abstand y hinter einer Körpermitte des Fahrzeuginsassen
5. Wenn der Abstand y dabei grösser als die Minimaldistanz gewählt ist, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mindestens zwischen dem Lenkpol
P und dem Fahrzeuginsassen
5 eingehalten werden muss, dann entspricht die gewählte Wertekonfiguration genau diesem Ausführungsbeispiel.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen werden der Lenkwinkel α und/oder der Lenkwinkel β derart begrenzt, dass zumindest eine der vorgenannten Beziehungen und/oder Beziehungspaare während des Wendens immer gelten.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- Vorderräder
- 3, 4
- Hinterräder
- 5
- Fahrzeuginsasse
- F
- Fahrzeug
- L
- Fahrzeuglängsachse
- P
- Lenkpol
- a
- Abstand zwischen Radaufhängungen der Hinterräder und einem Rückbankinsassen
- b
- Abstand zwischen Radaufhängungen der Hinterräder und einem Cockpitinsassen
- m
- vordefinierte Maximaldistanz zwischen Fahrzeuginsasse und Lenkpol
- x
- Abstand zwischen den Radaufhängungen der Hinterräder und den Radaufhängungen der Vorderräder
- α
- Lenkwinkel des ersten Vorderrades
- β
- Lenkwinkel des ersten Hinterrades