DE102018221853B3 - Radschutzeinrichtung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung - Google Patents

Radschutzeinrichtung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radschutzeinrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Radschutzeinrichtung (12) zumindest eine Sensoreinheit (16) zur Anordnung an einem Rad (14) des Kraftfahrzeugs (10) aufweist, die dazu ausgelegt ist, in einem am Rad (14) angeordneten Zustand Sensordaten (D) betreffend einen Teil einer Umgebung (U) des Kraftfahrzeugs (10) zu erfassen, und eine Steuereinrichtung (18), die dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten (D) zu überprüfen, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad (14) unterschreitet. Die Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten (D) zumindest einen Teil (22) eines dem Rad (14) zugeordneten Radkastens (24) des Kraftfahrzeugs (10) zu detektieren und den detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) bei der Überprüfung, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad (14) unterschreitet, zu berücksichtigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Radschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Radschutzeinrichtung zumindest eine Sensoreinheit zur Anordnung an einem Rad des Kraftfahrzeugs oder an einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs neben dem Rad aufweist, die dazu ausgelegt ist, im am Kraftfahrzeug angeordneten Zustand Sensordaten betreffend einen Teil einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Weiterhin weist die Radschutzeinrichtung eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten zu überprüfen, ob ein in der Umgebung definiertes Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad unterschreitet. Zur Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung.
  • Beim Rangieren mit einem Kraftfahrzeug kommt es häufig zu Remplern, zum Beispiel mit Bordsteinen, die das Rad, insbesondere die Felge des Rads, beschädigen können. Gerade bei teuren Alufelgen kommt es hierbei zu einer Verärgerung des Benutzers. Zum Schutz des Rads, insbesondere der Felge des Rads, sind Vorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt, die Abstände von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zum Rad überwachen können und bei Unterschreiten eines Mindestabstands zum Beispiel eine Warninformation an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgeben können.
  • Beispielsweise beschreibt die DE 10 2012 222 598 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Felgen- und/oder Reifenschutz bei einem Einparkvorgang, wobei ein Warnsignal bereitgestellt wird, welches eine Unterschreitung eines Mindestabstands einer Felge und/oder eines Reifens des Fahrzeugs zu einem seitlich des Fahrzeugs angeordneten Hindernis repräsentiert. Zur Erfassung von Objekten beziehungsweise zur Ermittlung deren Abstände zur Felge und/oder zum Reifen kann ein Kamerasystem des Kraftfahrzeugs verwendet werden, insbesondere Seitenspiegelkameras.
  • Weiterhin beschreibt die DE 203 00 405 U1 einen Radabstandssensor für Fahrzeuge. Dabei sind für den vorderen und/oder hinteren Seitenbereich über dem Rad, links neben dem Rad und/oder rechts neben dem Rad Sensoren angeordnet. Diese können als Ultraschallsensoren ausgeführt sein.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2011 118 685 A1 ein Kraftfahrzeug, bei welchem mindestens ein Rad ein zur berührungslosen Ermittlung einer den Abstand des Rads zu einem Objekt betreffenden Abstandsinformation ausgebildetes Abstandsermittlungsmittel aufweist. Das Abstandsermittlungsmittel kann dabei einen Abstandssensor aufweisen, der einen kapazitiven Sensor oder einen optischen Sensor oder einen Ultraschallsensor darstellt. Einer oder mehrere solcher Sensoren können an der Felge oder an dem Reifen angeordnet sein. Insbesondere sind dabei vielzählige solcher Sensoren kreisförmig um die Rotationsachse des Rads herum angeordnet.
  • Die DE 10 2010 063 742 A1 beschreibt ein Abstandsmesssystem, das den Abstand zwischen einer Felge und einem Hindernis mittels mindestens eines Sensors, der am Felgenhorn, an der Nabe, am Radkasten oder an einem Außenrückspiegel angebracht ist, misst und ein Warnsignal ausgibt. Die Art der Sensoren orientiert sich dabei am Stand der Technik gewöhnlicher Einparkhilfesensoren. Der Gegenstand der Druckschrift D1 ist dem Gegenstand der Erfindung sehr ähnlich, weil die Positionierung der Sensoren ähnlich wie im Gegenstand der Erfindung offenbart wird, wobei im Unterschied zum Gegenstand der Erfindung die Energieversorgung über RFI D-Technik erfolgt.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2017 203 129 A1 das Erkennen eines an einem Kraftfahrzeug angehängten Anhängers durch eine Einparkhilfe mit Ultraschallsensoren und die Unterscheidung mittels Bildgebung zwischen einem Hindernis und dem Anhänger, von dem keine Kollisionsgefahr ausgeht. Es wird mittels Bildverarbeitung ein Objekt erkannt, vor dem nicht gewarnt werden soll.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2012 017 668 A1 das Erkennen eines angehängten Anhängers durch eine Einparkhilfe und die Unterscheidung zwischen einem Hindernis und dem Anhänger, von dem keine Kollisionsgefahr für das Kraftfahrzeug ausgeht. Die Unterscheidung zwischen dem Hinderns und dem angehängten Anhänger erfolgt dabei mittels Vergleichs gleichzeitig erfasster Abstandsmesswerte von zumindest zwei entsprechenden Ultraschallsensoren der Einparkhilfe. Das Verwenden der Erkennung des Objekts, vor dem nicht gewarnt werden soll, zur Bestimmung einer Relativposition des Sensors zu seiner Umgebung wird in der D3, wie in der D2, nicht offenbart.
  • Weiterhin beschreibt die DE 199 01 075 A1 ein Kollisionswarnsystem zwischen einer Felge und einem Hindernis. Dabei erfolgt das Erkennen und Warnen vor Hindernissen durch Kontakt zwischen dem Hindernis und einer Schutzabdeckung. Die Schutzabdeckung kann dabei ein um die Felge gelegter elastischer Schutzring sein, der mit einem Gas befüllt ist. Die Schutzabdeckung kann dabei auch eine Radzierkappe mit einem elektrischen Kontakt, an der ein elektrisches Potenzial anliegt, sein. Bei Kontakt der Schutzabdeckung mit einem Hindernis wird ein Druckunterschied im Schutzring oder ein elektrischer Kontakt zwischen Radzierkappe und der Felge erzeugt. Daraus wird das Warnsignal vor einer Kollision an den Fahrer generiert.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2010 061 057 A1 ein Kollisionswarnsystem mittels gewöhnlicher Radarsensoren und einem Totwinkelerkennungssensor, womit ein dem Kraftfahrzeug bevorstehender Aufprall eines Objekts von der Seite erkannt wird. Das System erkennt ein sich dem Kraftfahrzeug näherndes Objekt und ermittelt seinen Relativgeschwindigkeitsvektor. Wenn das Objekt in einen Totbereich des Sensors übergeht, wird das Objekt durch Berechnen seiner zukünftigen Trajektorie mittels Extrapolation basierend auf den bisher ermittelten Relativgeschwindigkeitsvektors zwischen Objekt und Fahrzeug weiterverfolgt und aktiviert bei Überschreiten eines Schwellenwertes eine Insassensicherheitseinrichtung.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2016 201 591 A1 ein System zur Energieversorgung eines an der Radaußenseite angebrachten Radsensors. Die Erzeugung elektrischen Stroms erfolgt dabei durch kapazitive oder thermische Wechselwirkungen. Die thermische Wechselwirkung zur Erzeugung elektrischen Stroms entsteht durch eine aus Rollbewegung des Rads entstehende Temperaturdifferenz. Die kapazitive Wechselwirkung zur Erzeugung elektrischen Stroms entsteht durch die aus der Rollbewegung des Rads entstehenden Vibrationen. Der erzeugt elektrische Strom wird zur Energieversorgung des im Rad angebrachten Sensors verwendet, um einen regelmäßigen Batterietausch zu vermeiden.
  • Die DE 10 2007 005 282 A1 beschreibt ebenfalls ein Energieversorgungssystem für einen Reifendrucksensor mit Hilfe eines im Reifendrucksensors eingebrachten Mikrogenerators. Dabei wird elektrischer Strom aus den durch die Rollbewegung des Reifens entstehenden Fliehkräften und Vibrationen mittels eines piezoelektrischen Effekts mit dem Mikrogenerator erzeugt und zur Energieversorgung des Reifendrucksensors verwendet.
  • Die bisher bekannten Einrichtungen zum Radschutz, insbesondere zum Felgenschutz, sind relativ aufwendig und teuer, da zur möglichst vollständigen Überwachung eines unmittelbar an das Rad anschließenden Bereichs üblicherweise vielzählige Sensoren erforderlich sind oder Sensoren mit sehr großen Sichtfeldern, die ebenfalls teuer sind. Gerade Kameras beziehungsweise Kamerasysteme erfordern zusätzlich eine sehr aufwendige Auswertung der Bilddaten. Werden dagegen kostengünstige und eine geringe Anzahl von Sensoren zur Überwachung eines Bereichs vor beziehungsweise neben einem Rad verwendet, so ergeben sich dabei wiederum nachteiligerweise große Totbereiche, in welchen Objekte nicht von den betreffenden Sensoren erfasst werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Radschutzeinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung bereitzustellen, welches es ermöglichen, einen Bereich neben dem Rad eines Kraftfahrzeugs auf möglichst effiziente Weise auf mögliche Kollisionsobjekte hin zu überwachen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Radschutzeinrichtung, durch ein Kraftfahrzeug und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Radschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug zumindest eine Sensoreinheit zur Anordnung an einem Rad des Kraftfahrzeugs, die dazu ausgelegt ist, in einem am Rad angeordneten Zustand Sensordaten betreffend einen Teil der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei die Radschutzeinrichtung weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten zu überprüfen, ob ein in der Umgebung befindliches Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad unterschreitet. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, auf Basis der erfassten Sensordaten zumindest einen Teil eines dem Rad zugeordneten Radkastens des Kraftfahrzeugs zu detektieren und den zumindest einen detektierten Teil des Radkastens bei der Überprüfung, ob ein in der Umgebung befindliches Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad unterschreitet, zu berücksichtigen.
  • Die Erfindung beruht dabei gleich auf mehreren Erkenntnissen: Zum einen ist die Positionierung einer Sensoreinheit direkt am Rad, vorzugsweise in einem möglichst zentralen Bereich des Rads, wie zum Beispiel im Bereich der Radnabe beziehungsweise der Mitte des Rads, in Bezug auf die Abdeckung eines möglichst großen Umgebungsbereichs, welcher sich unmittelbar an das Rad anschließt, um diesen auf mögliche Kollisionsobjekte hin zu überwachen, besonders vorteilhaft, da sich damit dieser Umgebungsbereich von Interesse durch eine sehr geringe Anzahl an Sensoreinheiten, insbesondere auch nur durch eine einzelne Sensoreinheit, abdecken lässt und dies zudem mit einer sehr günstig ausgestaltbaren Sensoreinheit, die dann entsprechend kein besonders großes Sichtfeld wie aufwendige und teure Fischaugenkameras oder ähnliches benötigt. Da bei der Fahrt eine Drehung der Sensoreinheit erfolgt, ist es gerade bei einer solchen zentralen Positionierung einer Sensoreinheit am rotierenden Rad zudem vorteilhaft, bestimmen zu können, in welcher Stellung sich der Sensor gerade befindet. Bei Kameras zum Beispiel kann dies durch aufwendige Bildanalysealgorithmen erfolgen, um zum Beispiel die Bodenebene zu identifizieren. Gerade jedoch die Detektion eines Radkastens oder zumindest eines Teils davon, wie zum Beispiel die Kontur des Radkastens, ermöglicht es zudem, ebenfalls zu bestimmen, in welcher Position sich die Sensoreinheit gerade befindet. Die Position des Radkastens kann sozusagen als Referenz verwendet werden, was wiederum die Verwendung sehr kostengünstiger Sensoreinheiten für die Radschutzeinrichtung ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich aber die Detektion des Radkastens nicht nur vorteilhaft zur Lagebestimmung nutzen, sondern bringt auch einen anderen großen Vorteil mit sich, gerade wiederum in Kombination mit einer sehr günstig ausgestalteten Sensoreinheit. Denn so kann der Radkasten aus den Sensordaten herausgefiltert werden und wird somit nicht fälschlicherweise als mögliches Kollisionsobjekt interpretiert. Insgesamt ermöglicht es die Erfindung dadurch, eine Überwachung eines unmittelbar an ein Rad anschließenden Umgebungsbereichs auf mögliche Kollisionsobjekte hin auf besonders effiziente und kostengünstige Weise umzusetzen.
  • Unter einem Rad des Kraftfahrzeugs soll dabei im Allgemeinen eine Kombination aus einer Felge und einem Reifen verstanden werden. Die zumindest eine Sensoreinheit kann im Allgemeinen ebenfalls beliebig ausgestaltet sein, selbst als Kamera, ist jedoch bevorzugt als kostengünstigerer Ultraschallsensor oder Radarsensor ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist dabei vor allem, wenn die Sensoreinheit einen Radar darstellt. Eine Abstandsüberwachung der Abstände möglicher Kollisionsobjekte vom Rad, insbesondere von der Felge, kann damit besonders kostengünstig und effizient umgesetzt werden. Insbesondere lässt sich eine solche Überwachung dabei auch nur mit einer einzigen Sensoreinheit, das heißt mit einem einzigen Radar pro Rad des Kraftfahrzeugs, umsetzen. Ein solcher Radar kann zum Beispiel einen Öffnungswinkel beziehungsweise ein Sichtfeld zwischen 90 und 170 Grad aufweisen. Dabei kann das Sichtfeld in einer ersten Ebene anders oder gleich ausgestaltet sein wie das Sichtfeld in einer Ebene senkrecht dazu.
  • Der vorbestimmte Mindestabstand liegt vorzugsweise im Bereich zwischen zehn Zentimetern und einem Meter und ist besonders bevorzugt so groß wie der Raddurchmesser des Rads. Wird ein Objekt in der Umgebung detektiert, dessen Abstand vom Rad beziehungsweise zur Felge kleiner ist als dieser vorbestimmte Mindestabstand, kann ein Warnhinweis an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Dieser Warnhinweis kann dabei in optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Form ausgegeben werden. Denkbar wäre dabei auch ein abstandsabhängiger Warnhinweis, wie zum Beispiel ein Intervallton, der ab einem ersten Mindestabstand ausgegeben wird und bei weiterer Verringerung des Abstands des Objekts zur Felge sich derart ändert, dass die Intervalle zwischen den Tönen kleiner werden, bis letztendlich ab einem zweiten Mindestabstand, der kleiner ist als der erste Mindestabstand, ein Dauerton ertönt.
  • Bei der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, auf Basis der Sensordaten eine Relativposition der Sensoreinheit relativ zum detektierten Radkasten zu ermitteln und in Abhängigkeit von der Relativposition eine aktuelle Lage der Sensoreinheit bezüglich eines Untergrunds des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und zumindest ein Objekt in der Umgebung in Abhängigkeit von der aktuellen Lage der Sensoreinheit zu detektieren. Mit anderen Worten kann, wie ebenfalls bereits beschrieben, auf Basis des detektierten Radkastens beziehungsweise der Detektion der Kontur des Radkastens die Stellung ermittelt werden, in welcher sich die Sensoreinheit gerade befindet. Dies kann beispielsweise durch einen Abgleich der erfassten Sensordaten mit Referenzsensordaten erfolgen. Anhand der Position des Radkastens beziehungsweise dessen Kontur in den erfassten Sensordaten kann dann die aktuelle Lage der Sensoreinheit ermittelt werden. Solche Referenzdaten können dabei für verschiedene Drehwinkel des Rads vorliegen, und insbesondere auch für verschiedene Lenkwinkel des Rads.
  • Alternativ ist es auch vorgesehen, dass die Kontur des Radkastens genau dann detektiert wird, wenn sich der Sensor in einer vorbestimmten Nullstellung befindet und dann die Weiterverfolgung des Winkels über Wegimpulse eines Radencoders erfolgt. Entsprechend stellt es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die aktuelle Lage der Sensoreinheit in Abhängigkeit von einer Detektion einer Kontur des Radkastens in einer vorbestimmten Nulllage der Sensoreinheit und in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines Drehzahlsensors zu bestimmen. Dies hat den Vorteil, dass der Sensor beziehungsweise die Steuereinrichtung nur dazu ausgelegt sein müssen, den Radkasten beziehungsweise dessen Kontur in der Nullstellung zu erkennen beziehungsweise zu detektieren. Wird die Nullstellung erkannt, zu, Beispiel wieder auf Basis einer Referenz, so wird über das Zählen der genannten Impulse der aktuelle Drehwinkel gegenüber dieser Nullstellung ermittelt. Damit ist ebenfalls die Lage der Sensoreinheit zu jedem Zeitpunkt gegenüber dieser bekannten und vorgegebenen Nullstellung ermittelbar. Auch kann eine Fahrzeugsensorik für Beschleunigungen der Karosserie oder Federwege verwendet werden, um den Abstand des Sensors vom Radkasten zu bestimmen.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, den detektierten Radkasten bei der Überprüfung derart zu berücksichtigen, dass der Radkasten nicht als Objekt klassifiziert wird, dessen Abstand zum Rad zu überprüfen ist. Wie bereits erwähnt, kann somit der Radkasten vorteilhafterweise aus den Sensordaten herausgefiltert werden und wird somit nicht fälschlicherweise als mögliches Kollisionsobjekt interpretiert. Die Ausgabe von falschen Warnmeldungen auf Basis einer Fehlinterpretation eines erfassten Radkastens als mögliches Kollisionsobjekt kann somit vorteilhafterweise vermieden werden.
  • Da so die Lage der Sensoreinheit zu jedem Zeitpunkt und für jeden Drehwinkel des Rads bekannt ist, ist es möglich zu ermitteln, wo sich die Bodenebene, nämlich der Untergrund, auf welchem sich das Rad aktuell befindet, befindet. Dies hat den weiteren großen Vorteil, dass somit die Bodenebene besonders einfach identifiziert werden kann. Auch der Untergrund wird dann nicht fälschlicherweise als ein dem Rad sehr nahe kommendes Objekt interpretiert und somit nicht fälschlicherweise als mögliches Kollisionsobjekt angesehen, vor welchem der Fahrer dann wiederum fälschlicherweise gewarnt wird.
  • Im Allgemeinen ist unter der Lage der Sensoreinheit eine Orientierung der Sensoreinheit bezüglich eines kraftfahrzeugfesten Koordinatensystems zu verstehen. Eine solche Orientierung kann auch als Ausrichtung der Sensoreinheit bezeichnet werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Radschutzeinrichtung eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Sensoreinheit auf, die zumindest zum Teil am Rad angeordnet ist und die dazu ausgelegt ist, durch eine Rotation des Rads Energie zu erzeugen. Eine solche Energieversorgungseinheit kann beispielsweise auf dem Prinzip eines Fahrerdynamos arbeiten. Eine derartige Energieversorgungseinheit ist besonders vorteilhaft, da so auf besonders einfache und komfortable Weise eine Energieversorgung für die Sensoreinheit bereitgestellt werden kann. Insbesondere muss so ein Benutzer nicht regelmäßig Batterien der Sensoreinheit wechseln oder ähnliches. Die Energieversorgungseinheit kann also beispielsweise einen elektrischen Generator aufweisen. Ein Teil eines solchen Generators kann drehfest, zum Beispiel an einem Radträger, angeordnet sein, auf welchem das Rad drehbar gelagert ist, sowie ein anderer Teil der Energieversorgung drehbar gegenüber dem drehfest angeordneten Teil. Duch die Drehung des Rads gegenüber des Radträgers wird ein Strom in die Spulenwindungen des Generators induziert, der direkt zum Betrieb der Sensoreinheit verwendet werden kann und/oder auch zwischengespeichert, zum Beispiel in einer entsprechenden Speichereinheit, werden kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Radschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug eine Sensoranordnung mit zumindest zwei Sensoreinheiten zur Anordnung an einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs neben dem Rad des Kraftfahrzeugs auf, die dazu ausgelegt ist, in einem im Seitenbereich angeordneten Zustand Sensordaten betreffend einen Teil einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei die Radschutzeinrichtung weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten zu überprüfen, ob ein in der Umgebung befindliches Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad unterschreitet. Dabei sind die zumindest zwei Sensoreinheiten in dem im Seitenbereich angeordneten Zustand derart angeordnet und ausgestaltet, dass ein unmittelbar an das Rad anschließender Umgebungsbereich vorbestimmter Größe nicht von einem Sichtfeld der Sensoranordnung abgedeckt ist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Positionsverlauf eines zumindest zum Teil im Sichtfeld der Sensoranordnung befindlichen Objekts, insbesondere räumlich und/oder zeitlich, zu extrapolieren und in Abhängigkeit von der Extrapolation einen Abstand zumindest eines sich in dem vom Sichtfeld nicht abgedeckten Umgebungsbereich befindlichen Teils des Objekts zum Rad zu ermitteln.
  • Mit anderen Worten lässt sich durch ein Tracking von Objekten, während diese sich noch im Sichtfeld der Sensoranordnung befinden, auch eine Abschätzung ihrer Position und insbesondere ihres Abstands zum Rad, insbesondere zur Felge, prognostizieren, wenn dieser das Sichtfeld der Sensoranordnung zumindest zum Teil in Richtung des nicht mehr vom Sichtfeld abgedeckten und sich unmittelbar an das Rad anschließenden Umgebungsbereichs bewegen, das heißt relativ zur Rad. Es ist also vorteilhafterweise gar nicht nötig, den kompletten Bereich neben einem Rad des Kraftfahrzeugs durch Sichtfelder von Sensoren abzudecken, um auch in solchen Bereichen eine Aussage über einen Abstand von Objekten zum Rad treffen zu können. Dies ermöglicht wiederum die Verwendung besonders einfach ausgestalteter und kostengünstiger Sensoren, die nicht notwendigerweise ein besonders großes Sichtfeld aufweisen müssen. In diesem Fall kann die Sensoranordnung auch nur zwei Sensoren pro Rad aufweisen, wobei das Rad vorzugsweise zwischen den beiden Sensoreinheiten angeordnet ist. Diese können außenseitig im Bereich des Radkastens angeordnet sein. Der Abstand dieser Sensoren vom Rad kann auch zum Beispiel maximal 30 Zentimeter betragen. Dadurch kann der Bereich seitlich neben dem Rad besonders gut überwacht werden. Die Sensoren können darüber hinaus wiederum als Kamera, Ultraschallsensoren oder Radare ausgebildet sein, wobei die Sensoren vorzugsweise als Ultraschallsensoren oder Radare und besonders bevorzugt als Radare ausgebildet sind.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Radschutzeinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Radschutzeinrichtung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung bestehenden Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Ist das Kraftfahrzeug mit einer Radschutzeinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder einer ihrer Ausgestaltungen ausgebildet, so ist es weiterhin bevorzugt, dass die Sensoreinheit auf einer der Radachse abgewandten Seite des Rads in einem zentralen Bereich des Rads derart angeordnet ist, dass eine Rotationsachse des Rads durch die Sensoreinheit verläuft. Durch eine derart zentrale Position kann, wie beschrieben, der Bereich seitlich neben dem Rad besonders gut erfasst werden.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Radschutzeinrichtung zumindest eine Sensoreinheit zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug, insbesondere an einem Rad des Kraftfahrzeugs oder an einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs neben dem Rad des Kraftfahrzeugs, aufweist, die in einem am Kraftfahrzeug angeordneten Zustand Sensordaten betreffend einen Teil der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst, wobei die Radschutzeinrichtung weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die auf Basis der erfassten Sensordaten überprüft, ob ein in der Umgebung befindliches Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zu einem Rad des Kraftfahrzeugs unterschreitet. Dabei detektiert gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Steuereinrichtung auf Basis der erfassten Sensordaten zumindest einen Teil eines dem Rad zugeordneten Radkastens des Kraftfahrzeugs und berücksichtigt den zumindest einen Teil des Radkastens bei der Überprüfung, ob ein in der Umgebung befindliches Objekt einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad unterschreitet. Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind zumindest zwei Sensoreinheiten vorgesehen, die in einem in einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Zustand derart angeordnet und ausgestaltet, dass ein unmittelbar an das Rad anschließender Umgebungsbereich vorbestimmter Größe nicht von einem Sichtfeld der Sensoranordnung abgedeckt ist, wobei die Steuereinrichtung einen Positionsverlauf eines zumindest zum Teil im Sichtfeld der Sensoranordnung befindlichen Objekts räumlich und/oder zeitlich extrapoliert und in Abhängigkeit von der Extrapolation einen Abstand zumindest eines sich in dem vom Sichtfeld nicht abgedeckten Umgebungsbereich befindlichen Teils des Objekts zum Rad ermittelt.
  • Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Radschutzeinrichtung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Radschutzeinrichtung und ihren Ausgestaltungen beschriebenen gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere korrespondierende Verfahrensschritte.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
  • Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einem Rad und einer Radschutzeinrichtung mit einer am Rad angeordneten Sensoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht;
    • 2 eine schematische Darstellung des Teils des Kraftfahrzeugs und der Radschutzeinrichtung aus 1 in einer Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einer Radschutzeinrichtung mit zwei Sensoreinheiten, die in einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs neben dem Rad des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Radschutzeinrichtung 12, welche eine an einem Rad 14 angeordnete Sensoreinheit 16 aufweist, welche vorzugsweise als Radar ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Rad 14 des Kraftfahrzeugs 10 sowie die Radschutzeinrichtung 12 mit der Sensoreinheit 16 sind dabei in einer schematischen Draufsicht dargestellt. 2 zeigt dabei eine schematische Darstellung des Teils des Kraftfahrzeugs 10 mit der Radschutzeinrichtung 12 und der am Rad 14 angeordneten Sensoreinheit 16 in einer schematischen Seitenansicht.
  • Die Radschutzeinrichtung 12 umfasst ferner auch eine Steuereinrichtung 18, welche kommunikativ mit der Sensoreinheit 16, zum Beispiel über Funk, ähnlich wie bei Reifendrucksensoren, gekoppelt ist. Dadurch können von der Sensoreinheit 16 die Umgebung U des Kraftfahrzeugs 10 betreffende Sensordaten D an die Steuereinrichtung 18 zur Auswertung übermittelt werden.
  • Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Position der Sensoreinheit 16. Diese ist in einem zentralen Bereich des Rads 14 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet, nämlich im Bereich der Radnabe, sodass eine Rotationsachse A des Rads 14 durch die Sensoreinheit 16 verläuft. Die Sensoreinheit 16 weist dabei ein Sichtfeld 20 auf, welches durch die gestrichelten Linien begrenzt ist. Dieses Sichtfeld kann beispielsweise zwischen 90 Grad und 170 Grad liegen, im vorliegenden Beispiel weist das Sichtfeld 20 einen Öffnungswinkel von 100 Grad auf. In dieser zentralen Anordnung der Sensoreinheit 16 am Rad 14 ist es nun möglich, mit nur einer einzelnen Sensoreinheit 16, insbesondere einem nur einzigen Radarsensor, den für die Detektion möglicher Kollisionsobjekte relevanten Umgebungsbereich abzudecken, zumindest zum Großteil, sodass dies eine besonders kostengünstige und effiziente Ausbildung der Radschutzeinrichtung 12 erlaubt.
  • In dieser Position der Sensoreinheit 16 ist es weiterhin vorteilhaft zu bestimmen, in welcher Stellung beziehungsweise Lage sich die Sensoreinheit 16 gerade befindet. Dies wird nun vorteilhafterweise durch die Detektion einer Kontur 22 eines Radkastens 24, innerhalb von welchem das zugeordnete Rad 14 angeordnet ist, bewerkstelligt. Beispielsweise kann hier die Kontur 22 des Radkastens 24 in einer vorbestimmten Nullstellung der Sensoreinheit 16 als Referenz verwendet werden und eine Änderung der Lage des Sensors 16 durch Rotation des Rads 14 gegenüber dieser ursprünglichen Nullstellung kann zum Beispiel über Wegimpulse eines Radencoders ermittelt werden. Damit ist zu jedem Zeitpunkt der Winkel, in welchem die Lage der Sensoreinheit 16 sich gegenüber der Nullstellung verändert hat, bekannt beziehungsweise bestimmbar. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise auch bestimmen, wo relativ zur Sensoreinheit 16 sich gerade die Bodenebene 26 befindet.
  • Dies hat gleich mehrere Vorteile. Zum einen kann durch die Detektion des Radkastens 24 der Radkasten beziehungsweise die den Radkasten 24 betreffenden Daten aus den durch die Sensoreinheit 16 bereitgestellten Sensordaten D zur Detektion von Objekten 28 in der Umgebung U des Rads 14 herausgefiltert werden, wodurch der Radkasten 24 selbst nicht fälschlicherweise als ein solches mögliches Kollisionsobjekt klassifiziert wird. Darüber hinaus wird durch die Bestimmung der Bodenebene 26 gleichfalls verhindert, dass auch der Boden beziehungsweise diese Bodenebene 26, auf welcher sich das Rad 14 aktuell befindet, fälschlicherweise als ein solches mögliches Kollisionsobjekt klassifiziert wird. Mögliche Kollisionsobjekte, wie das in 2 dargestellte Objekt 28, stellen dann entsprechend nur solche Objekte 28 dar, die vom Radkasten 24 und der Bodenebene 26 verschieden sind, was durch die beschriebenen Maßnahmen auf einfache Weise bewerkstelligt werden kann. Wird dann durch die Sensoreinheit 16 ein solches Objekt 28 in der Umgebung U detektiert, so kann diese den Abstand d dieses Objekts 28 vom Rad 14, insbesondere von der Felge 14a, ermitteln. Unterschreitet dieser Abstand d einen vorbestimmten Grenzwert, so kann vorteilhafterweise eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Aus den Sensorsignalen, das heißt den Sensordaten D, kann also wie beschrieben, vorteilhafterweise detektiert werden, insbesondere durch Trennung der Bodenebene 26 vom Objekt 28, ob sich das Kraftfahrzeug 10 dem Objekt 28 nähert, welches die Felge 14a beschädigen könnte. Darauf wird per HMI, das heißt einer Mensch-Maschine-Schnittstelle des Kraftfahrzeugs 10, eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben.
  • Zur Überwachung der Felgen 14a der üblicherweise vier Räder 14 eines Kraftfahrzeugs 10 können in den vier Abdeckkappen der Radnaben jeweils eine solche Sensoreinheit 16 angeordnet sein. Neben der Funkeinheit zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung 18 kann so eine vorzugsweise als Radarsensor ausgebildete Sensoreinheit 16 weiterhin einen Stromerzeuger umfassen. Mittels eines solchen Stromerzeugers beziehungsweise einer Spannungsversorgung der Sensoreinheit 16 kann ein Strom zum Betrieb der Sensoreinheit aus der Drehung der Sensoreinheit 16 bedingt durch eine Drehung des Rads 14 generiert werden. Weiterhin kann die Sensoreinheit 16 so ausgeführt sein, dass in alle Richtungen vor, über und unter der Sensoreinheit 16 Entfernungen symmetrisch gemessen werden können.
  • 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer in einer schematischen Draufsicht dargestellten Radschutzeinrichtung 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch diese umfasst wiederum eine Steuereinrichtung 18. Im Gegensatz zum Beispiel aus 1 und 2 umfasst die Radschutzeinrichtung 12 nun mehrere, insbesondere zwei Sensoreinheiten 16, die wiederum vorzugsweise als jeweilige Radare ausgebildet sind, aber auch anders ausgestaltet sein können. Diese Sensoreinheiten sind nun auf gegenüberliegenden Seiten des Rads 14 an einem Seitenbereich 10a des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. In diesem Beispiel kann die kommunikative Kopplung zwischen den Sensoreinheiten 16 und der Steuereinrichtung 18 ebenfalls auf einer Funkverbindung basieren, sie kann aber auch als kabelgebundene Kommunikationsverbindung ausgestaltet sein, da nunmehr die Sensoreinheiten 16 an einem nicht rotierenden Bereich des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sind.
  • Auch hier ist die Steuereinrichtung 18 wiederum dazu ausgelegt, auf Basis der an sie übermittelten Sensordaten D die Umgebung U des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere des Rads 14 betreffend, Objekte zu detektieren und deren Abstand zum Rad 14 beziehungsweise zur Felge 14a zu bestimmen und zu überwachen, ob dieser einen vorbestimmten Mindestabstand unterschreitet, und falls ja, kann wiederum eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden.
  • Durch diese hier dargestellte Sensoranordnung mit den beiden Sensoreinheiten 16, die jeweils wiederum ein Sichtfeld 20 von 100 Grad aufweisen können, oder auch ein kleineres Sichtfeld von zum Beispiel 60 Grad, welches hier exemplarisch ebenfalls veranschaulicht ist und durch die Begrenzungslinien 20a begrenzt ist, ergibt sich nun ein sich unmittelbar an das Rad 14 anschließender Umgebungsbereich U', welcher nicht von den Sichtfeldern 20 der Sensoreinheiten 16 abgedeckt ist. Nichtsdestoweniger kann auch für Objekte in diesem Totbereich U' ein Abstand zum Rad 14 beziehungsweise zur Felge 14a ermittelt werden, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Zu diesem Zweck können in den Sichtfeldern 20 befindliche Objekte 28 auf Basis der Sensordaten D getrackt werden. Dies ist in 3 anhand des Objekts 28 veranschaulicht. Dies ist einmal gestrichelt dargestellt zu einem Zeitpunkt t0 an einer Position P1. Das Objekt 28 bewegt sich anschließend entlang der dargestellten Bahn 30 räumlich sowie zeitlich zu einer zweiten Position P2, an welcher es sich zu dem späteren Zeitpunkt t1 befindet. Diese zweite Position P2 befindet sich im Totbereich U'. Diese Bewegung 30 des Objekts 28 von der ersten Position P1 in Richtung dieser zweiten Position P2 kann durch die Sensoreinheit 16 erfasst und extrapoliert werden. Unter einer Bewegung des Objekts 28 soll damit im Allgemeinen eine Relativbewegung zwischen dem Objekt 28 und der Sensoreinheit 16 beziehungsweise der Sensoreinheiten 16 verstanden werden. Das heißt, das Objekt 28 muss sich nicht notwendigerweise bewegen, sondern es kann sich beispielsweise auch das Kraftfahrzeug 10 relativ zu diesem Objekt 28 bewegen. Durch diese Relativ-Bewegungskurve 30 kann also prognostiziert werden, wo sich das Objekt 28 dann letztendlich zum Zeitpunkt t1 oder auch zu anderen Zeitpunkten befinden wird, selbst wenn dieses nicht mehr innerhalb der jeweiligen Sichtfelder 20 liegt. So kann aus dieser Extrapolation wiederum ein Abstand d des Objekts 28 zur Felge 14a ermittelt werden und dieser auf die Unterschreitung eines Mindestabstands überwacht werden.
  • Dadurch lassen sich insgesamt durch eine besonders effiziente und kostengünstige Ausgestaltung einer Radschutzeinrichtung, insbesondere einer Felgenschutzeinrichtung, eine zuverlässige Detektion möglicher Kollisionsobjekte bereitstellen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    10a
    Seitenbereich
    12
    Radschutzeinrichtung
    14
    Rad
    14a
    Felge
    16
    Sensoreinheit
    18
    Steuereinrichtung
    20
    Sichtfeld
    20a
    Begrenzungslinien
    22
    Kontur
    24
    Radkasten
    26
    Bodenebene
    28
    Objekt
    30
    Bahn
    A
    Rotationsachse
    D
    Sensordaten
    d
    Abstand
    t0
    Zeitpunkt
    t1
    Zeitpunkt
    P1
    Position
    P2
    Position
    U
    Umgebung
    U'
    Totbereich

Claims (7)

  1. Radschutzeinrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Radschutzeinrichtung (12) zumindest eine Sensoreinheit (16) zur Anordnung an einem Rad (14) des Kraftfahrzeugs (10) aufweist, die dazu ausgelegt ist, in einem am Rad (14) angeordneten Zustand Sensordaten (D) betreffend einen Teil einer Umgebung (U) des Kraftfahrzeugs (10) zu erfassen, und eine Steuereinrichtung (18), die dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten (D) zu überprüfen, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad (14) unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, auf Basis der erfassten Sensordaten (D) zumindest einen Teil (22) eines dem Rad (14) zugeordneten Radkastens (24) des Kraftfahrzeugs (10) zu detektieren und den detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) bei der Überprüfung, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad (14) unterschreitet, zu berücksichtigen, wobei die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, eine aktuelle Lage der Sensoreinheit (16) in Abhängigkeit von einer Detektion einer Kontur (22) des Radkastens (24) in einer vorbestimmten Nulllage der Sensoreinheit (16) und in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines Drehzahlsensors zu bestimmen, und/oder wobei die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, auf Basis der Sensordaten (D) eine Relativposition der Sensoreinheit (16) relativ zum detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) zur ermitteln und in Abhängigkeit von der Relativposition die aktuelle Lage der Sensoreinheit (16) bezüglich eines Untergrunds (26) des Kraftfahrzeugs (10) zu ermitteln und zumindest ein Objekt (28) in der Umgebung (U) in Abhängigkeit von der aktuellen Lage der Sensoreinheit (16) zu detektieren.
  2. Radschutzeinrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, den detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) bei der Überprüfung derart zu berücksichtigen, dass der Radkasten (24) nicht als Objekt (28) klassifiziert wird, dessen Abstand zum Rad (14) zu überprüfen ist.
  3. Radschutzeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (16) als Radar ausgebildet ist.
  4. Radschutzeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschutzeinrichtung (12) eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Sensoreinheit (16) aufweist, die zumindest zum Teil am Rad (14) angeordnet ist, und die dazu ausgelegt ist, durch eine Rotation des Rads (14) Energie zu erzeugen.
  5. Kraftfahrzeug (10) mit einer Radschutzeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  6. Kraftfahrzeug (10) mit einer Radschutzeinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sensoreinheit (16) auf einer der Radachse abgewandten Seite des Rads (14) in einem zentralen Bereich des Rads (14) derart angeordnet ist, dass eine Rotationsachse (A) des Rads (14) durch die Sensoreinheit (16) verläuft.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Radschutzeinrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Radschutzeinrichtung (12) zumindest eine Sensoreinheit (16) zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug (10) aufweist, die in einem am Kraftfahrzeug (10) angeordneten Zustand Sensordaten (D) betreffend einen Teil einer Umgebung (U) des Kraftfahrzeugs (10) erfasst, und eine Steuereinrichtung (18), die auf Basis der erfassten Sensordaten (D) überprüft, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zu einem Rad (14) des Kraftfahrzeugs (10) unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) auf Basis der erfassten Sensordaten (D) zumindest einen Teil (22) eines dem Rad (14) zugeordneten Radkastens (24) des Kraftfahrzeugs (10) detektiert und den detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) bei der Überprüfung, ob ein in der Umgebung (U) befindliches Objekt (28) einen vorbestimmten Mindestabstand zum Rad (14) unterschreitet, berücksichtigt, wobei die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, eine aktuelle Lage der Sensoreinheit (16) in Abhängigkeit von einer Detektion einer Kontur (22) des Radkastens (24) in einer vorbestimmten Nulllage der Sensoreinheit (16) und in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines Drehzahlsensors zu bestimmen; und/oder wobei die Steuereinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, auf Basis der Sensordaten (D) eine Relativposition der Sensoreinheit (16) relativ zum detektierten zumindest einen Teil (22) des Radkastens (24) zur ermitteln und in Abhängigkeit von der Relativposition die aktuelle Lage der Sensoreinheit (16) bezüglich eines Untergrunds (26) des Kraftfahrzeugs (10) zu ermitteln und zumindest ein Objekt (28) in der Umgebung (U) in Abhängigkeit von der aktuellen Lage der Sensoreinheit (16) zu detektieren.
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