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Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Aufnahmevorrichtung.
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Aufnahmevorrichtungen sind beispielsweise in Form von Fahrzeugsitzen bekannt. Die Fahrzeugsitze sind regelmäßig verstellbar und können von einem Fahrzeugfahrer zur Erhöhung des Sitzkomforts individuell eingestellt werden.
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Darüber hinaus sind Aufnahmevorrichtungen für autonom, teilautonom bzw. stark assistiert fahrende Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Fahrzeuginsassen, zumindest nach Übernahme der Fahrtätigkeit durch die Fahrzeugsteuerung, in eine Position verfahren, in der er beliebige Tätigkeiten ausführen kann, beispielsweise Bürotätigkeiten, Entertainment, Kommunikation und dergleichen.
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Bei bekannten Kraftfahrzeugen kann ein oder können mehrere außerhalb des Fahrzeugs befindliche Bezugspunkte im Display einer Fahrzeugkonsole angezeigt werden, beispielsweise die Himmelsrichtung, Stand der Sonne oder der Zielort. Hierbei hat es sich als nachteilig erweisen, dass ein Fahrzeuginsasse sich bei Fahrt des Kraftfahrzeugs nicht oder nur erschwert an dem Bezugspunkt ausrichten kann, ohne sich hierzu in seinem Fahrzeugsitz drehen zu müssen.
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Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine Aufnahmevorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Aufnahmevorrichtung vorzuschlagen, bei der bzw. bei dem eine Orientierung an einen Bezugspunkt erleichtert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Aufnahmevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Aufnahmemittel, an dem oder auf dem zumindest ein Fahrzeuginsasse anordenbar ist und das zumindest um eine quer zu einer Bodenfläche des Kraftfahrzeugs verlaufende Hochachse drehbar gelagert ist, mit mindestens einem Aktuator, durch den das Aufnahmemittel zumindest um die Hochachse drehbar bewegbar ist, mit mindestens einer Lageerfassungseinheit, durch die eine IST-Ausrichtung des Aufnahmemittels zu einem beweglichen oder ortsfesten Bezugspunkt außerhalb oder innerhalb des Kraftfahrzeugs erfassbar ist, und mit mindestens einer Steuereinheit, in der der Bezugspunkt sowie eine Soll-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt hinterlegbar ist, und durch die der Aktuator beim fahrenden Betrieb des Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist, um die Ist-Ausrichtung des Aufnahmemittel an die Soll-Ausrichtung anzugleichen.
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Der Fahrzeuginsasse kann einen Fahrzeugfahrer oder einen Beifahrer umfassen. Dieser kann auf dem Aufnahmemittel sitzend, liegend oder kniend angeordnet sein. Das Aufnahmemittel kann solchenfalls in einem – in Fahrtrichtung gesehen, vorderen Bereich einer Fahrgastzelle, in einem mittleren oder einem hinteren Bereich angeordnet sein.
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Dadurch, dass die Ist-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt erfassbar und über den Aktuator einstellbar ist, kann der Fahrzeuginsasse automatisch zum Bezugspunkt ausgerichtet werden. Der Fahrzeuginsasse ist hierdurch stets zumindest nahezu gleich zum Bezugspunkt ausgerichtet; ein Selbstausrichten des Fahrzeuginsassen, beispielsweise durch eigenes Drehen des Aufnahmemittels oder durch Drehen des eigenen Körpers, ist hierdurch nicht mehr erforderlich.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Aktuator einen mechanisch wirkenden, insbesondere durch Form- oder Kraftschluss, oder einen elektromagnetisch wirkenden Aktuator umfasst und/oder wenn die Lageerfassungseinheit durch die Stellung des Aktuators gebildet ist.
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Der Aktuator kann beispielsweise einen Elektromotor oder eine Elektromaschine umfassen. Er kann mittelbar oder unmittelbar an der Drehachse, der Hochachse, des Aufnahmemittels wirken oder diese bilden und/oder von außen mittelbar oder unmittelbar mit dem Aufnahmemittel zusammenwirken.
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Unter „unmittelbar wirken” wird ein direktes aneinander berührendes Anliegen der Bauteile verstanden. Unter „mittelbar wirken” wird ein Zusammenwirken der Bauteile verstanden, ohne dass diese einander berühren. Zwischen den Bauteilen kann bzw. können ein oder mehrere weitere Bauteile angeordnet sein.
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Die Motorstellung des Aktuators und die Ausrichtung des Aufnahmemittels können miteinander in Korrelation stehen. Solchenfalls kann der Aktuator Element der Lageerfassungseinheit sein und die Ausrichtung des Aufnahmemittels anhand der Motorstellung des Aktuators erfasst werden.
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Darüber hinaus kann der Aktuator das Aufnahmemittel bei einem Ausführungsbeispiel der Aufnahmevorrichtung zusätzlich auch quer oder schräg zur Hochachse bewegen, insbesondere in Form einer translativen Bewegung, oder in Form mehrerer, insbesondere bis zu drei, Drehachsen. Hierdurch ist das Ausrichten des Aufnahmemittels erweitert.
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Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn die mindestens eine Lageerfassungseinheit mindestens ein erstes Sensormittel, wie Kamera, Entfernungs- und/oder Bewegungssensor, zum Erfassen der IST-Ausrichtung des Aufnahmemittels und/oder mindestens ein zweites Sensormittel, wie Kamera, Lidar, Radar, GPS, Kompass und/oder Inertialsensorik, zum Erfassen der Lage des Bezugspunkts aufweist.
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Hierdurch ist die Ausrichtung des Aufnahmemittels und die Orientierung des Fahrzeugs im Raum erfassbar.
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Das erste Sensormittel kann zusätzlich zur Erfassung der Motorstellung des Aktuators vorgesehen sein oder ganz ohne Erfassung der Motorstellung des Aktuators ausgebildet sein.
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Es können mehrere erste Sensormittel und zweite Sensormittel vorgesehen sein, die einander ergänzend oder redundant zusammenwirken.
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Wenn das zweite Sensormittel eine Inertialsensorik umfasst, kann diese zur Orientierung des Fahrzeugs und/oder der Aufnahmeeinrichtung im Raum erfassen.
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Um ein Hinterlegen eines Bezugspunkts zu erleichtern, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Steuereinheit mindestens ein Eingabemittel zur manuellen oder sprachgesteuerten Eingabe von Daten und mindestens eine Recheneinheit zum Verarbeiten und Auswerten von Daten umfasst.
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Das Eingabemittel kann ein ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandenes manuell oder durch Sprache steuerbares Element umfassen, was eine effiziente Nutzung der vorhandenen Bauteile ermöglicht, ohne das weitere Bauteile vorgesehen und Bauraum vorgehalten werden müssen.
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Das Aufnahmemittel kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, sofern es zur Aufnahme von Fahrzeuginsassen geeignet ist. Zudem kann eine Rückhalteeinrichtung, wie Anschnallgurt, vorgesehen sein. Es erweist sich als zweckmäßig, wenn das Aufnahmemittel eine liegenartige, scheibenförmige oder plattenförmige Auflagefläche und/oder einen Fahrzeugsitz umfasst.
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Der Fahrzeuginsasse kann einen Fahrzeugfahrer oder Beifahrer umfassen. Wenn das Aufnahmemittel eine liegenartige Auflagefläche hat, kann der Fahrzeuginsasse während der Fahrt ruhen. Wenn er dabei beispielsweise als Bezugspunkt die Sonne eingestellt hat, kann das Aufnahmemittel stets so angeordnet werden, dass der Fahrzeuginsasse stets von der Sonne abgewendet ist und ungestört ruhen kann.
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Wenn das Aufnahmemittel eine scheiben- oder plattenförmige Auflagefläche umfasst, ist es in einem Anwendungsfall denkbar, dass der Fahrzeuginsasse eine religiöse Handlung in Richtung eines religiösen Bezugspunkts durchführen kann.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Aufnahmevorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Aufnahmevorrichtung, für ein Kraftfahrzeug, die mindestens ein Aufnahmemittel umfasst, an dem oder auf dem zumindest ein Fahrzeuginsasse anordenbar ist und welches zumindest um eine quer zu einer Bodenfläche des Kraftfahrzeugs verlaufende Hochachse drehbar gelagert ist, mit den Schritten
- a. Hinterlegen eines beweglichen oder ortsfesten Bezugspunkts außerhalb oder innerhalb des Kraftfahrzeugs in einer Steuereinheit der Aufnahmevorrichtung;
- b. Hinterlegen in der Steuereinheit oder Erfassen einer in der Steuereinheit hinterlegten Soll-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt;
- c. Stetes oder periodisches Erfassen einer IST-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt durch eine Lageerfassungseinheit der Aufnahmevorrichtung, insbesondere beim fahrenden Betrieb des Kraftfahrzeugs;
- d. Ermitteln einer Abweichung zwischen IST-Ausrichtung und SOLL-Ausrichtung durch die Steuereinheit;
- e. Ggf. Reduzieren der Abweichung durch die Steuereinheit mittels Ansteuern eines Aktuators der Aufnahmevorrichtung zum Drehen des Aufnahmemittel um die Hochachse.
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Der Bezugspunkt kann beweglich, beispielsweise ein Himmelskörper, ein anderes boden-, wasser- oder luftbewegliches Fahrzeug oder eine Person, oder ortsfest, beispielsweise eine Zielkoordinate, sein.
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Die Soll-Ausrichtung kann eine Linie umfassen, bei der Bezugspunkt auf verlängerter Längsachse der Aufnahmeeinrichtung liegt.
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Darüber hinaus kann der Bezugspunkt außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Wenn der Bezugspunkt innerhalb des Kraftfahrzeugs ist, ist es beispielsweise denkbar, dass das Aufnahmemittel einen Kindersitz umfasst, der stets zur Bezugsperson ausgerichtet ist.
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Das stete oder periodische Erfassen der Ist-Ausrichtung kann in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit erfolgen. Bei Stillstand des Fahrzeugs, ist kein stetes oder periodisches Erfassen notwendig. Bei schneller Fahrt, sind die Zeitintervalle, in denen die Ist-Ausrichtung erfasst wird, zu verkürzen.
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Unter einem „steten Erfassen” wird ein fortwährendes Erfassen in Zeitintervallen kleiner zwei Sekunden, insbesondere kleiner eine Sekunde verstanden.
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Das „periodische Erfassen” kann Zeitintervalle größer zwei Sekunden umfassen. Hierbei erweisen sich Zeitintervalle zwischen zwei Sekunden und einer Minute, insbesondere zwei Sekunden und 30 Sekunden, als zweckmäßig.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Erfassen der IST-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt das Erfassen der Ausrichtung der Langsachse des Aufnahmemittels durch ein erstes Sensormittel der Lageerfassungseinheit, das Erfassen der Lage des Bezugspunkts durch ein zweites Sensormittel der Lageerfassungseinheit und/oder das Ermitteln eines Winkels zwischen der Längsachse des Aufnahmemittels und der Längsachse des Kraftfahrzeugs sowie das Ermitteln eines Winkels zwischen einer Geraden durch den Bezugspunkt und den Fahrzeugmittelpunkt und einer Längsachse des Kraftfahrzeugs durch die Steuereinheit umfasst.
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Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verfahren ein manuelles, sprachliches oder automatisches Hinterlegen einer Nachführbedingung, wie Zeitdauer, Dynamik, Kollisionsvermeidung und/oder Folgeverhalten, durch ein Eingabemittel der Steuereinheit in der Steuereinheit zum Berechnen einer Ansteuertrajektorie des Aktuators durch eine Recheneinheit der Steuereinheit umfasst.
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Durch das Hinterlegen einer Nachführbedingung kann das Angleichen der Ist-Ausrichtung an die Soll-Ausrichtung derart gestaltet werden, dass das Nachführen für einen Fahrzeuginsassen angenehm gestaltbar ist.
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Es läuft in einer Ausführungsform eine Berechnung der Ansteuertrajektorie des Aktuators in einem Prädiktionszeitraum, welche die Differenz zwischen Soll- und Ist-Ausrichtung minimiert unter den Randbedingungen Kollisionsvermeidung des Insassen und möglicher bzw. vom Insassen gewünschter Dynamik (z. B. menschliches Empfinden).
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Solchenfalls sind ruckartige oder zu schnelle Rückführbewegungen vermeidbar. Das Aufnahmemittel muss somit nicht immer direkt auf den Bezugspunkt ausgerichtet sein, sondern kann diesem langsam zugewendet werden, z. B. falls eine zu schnelle Bewegung vom Insassen als störend empfunden wird.
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Ferner können Kollisionen, beispielsweise mit einem weiteren Aufnahmemittel, vermieden oder zumindest reduziert werden. Dazu können weitere Sensoren genutzt werden, welche die Umgebung des Insassen im Fahrzeug aufnehmen, z. B. eine Innenraumkamera, taktile Sensoren. Grundsätzlich wählt die Berechnungslogik als Drehrichtung die Richtung, bei der die Ausrichtung mit dem kürzesten zu durchschreitenden Winkel eingestellt werden kann. Falls ein Hindernis die Ausrichtung zum Bezugspunkt verhindert, erlaubt es die Berechnungslogik auch die Ausrichtung über eine Drehung in die andere Richtung (d. h. mit dem größeren zu durchschreitenden Winkel) zu erreichen. Auch kann die Ausrichtung zum Bezugspunkt evtl. nicht ganz erreicht werden, falls eine drohende Kollision mit dem Fahrzeuginterieur dem entgegensteht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst das Hinterlegen eines beweglichen oder ortsfesten Bezugspunkts, das Hinterlegen oder Erfassen einer Soll-Ausrichtung des Aufnahmemittels zum Bezugspunkt und/oder das Hinterlegen der Nachführbedingung eine manuelle, sprachliche oder automatische Eingabe über das mindestens eine Eingabemittel der Steuereinrichtung.
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Hierbei kann es sich um dasselbe Eingabemittel handeln, mit dem auch die Nachführbedingung eingebbar ist, oder um ein weiteres Eingabemittel.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Aufnahmevorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung der Aufnahmevorrichtung gemäß 1 bei fahrendem Betrieb eines Kraftfahrzeugs;
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3 Eine schematische Darstellung eine Verfahrens zum Betreiben einer Aufnahmevorrichtung.
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1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Aufnahmevorrichtung für ein Kraftfahrzeug 4. Die Aufnahmevorrichtung 2 umfasst ein Aufnahmemittel 6, an dem oder auf dem zumindest ein Fahrzeuginsasse anordenbar ist. Das Aufnahmemittel 6 ist um eine quer zu einer Bodenfläche 8 des Kraftfahrzeugs 4 verlaufende Hochachse 10 drehbar gelagert. Um diese Hochachse 10 ist das Aufnahmemittel 6 durch einen Aktuator 12 drehbar.
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Die Aufnahmevorrichtung 2 umfasst ferner eine Lageerfassungseinheit 14, durch die eine IST-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 erfassbar ist. Hierzu umfasst die Lageerfassungseinheit erste Sensormittel 16, die bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel Sensoren 18 für die Drehrate des Aufnahmemittels 6 sowie eine Innenraumkamera 20 umfasst.
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Darüber hinaus umfasst die Lagererfassungseinheit 14 der Aufnahmevorrichtung 2 zweite Sensormittel 22, die bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Global Positioning System (GPS) 24 und eine Außenkamera 26 umfasst.
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Die Aufnahmevorrichtung 2 umfasst ferner eine Steuereinheit 28, in der ein beweglicher oder ortsfester Bezugspunkt 30 (in 1 nicht dargestellt) außerhalb oder innerhalb des Kraftfahrzeugs 4 sowie eine Soll-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 zum Bezugspunkt 30 hinterlegbar ist. Durch die Steuereinheit 28 ist der Aktuator 12 beim fahrenden Betrieb des Kraftfahrzeugs 4 ansteuerbar und kann die die Ist-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 an die Soll-Ausrichtung angleichen.
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Die Steuereinheit 28 umfasst ein Eingabemittel 30, über welches Daten manuell, sprachgesteuert und/oder automatisch hinterlegt werden können und eine Recheneinheit 32, durch die die hinterlegten Daten sowie die durch den Aktuator 12 und/oder durch die Lageerfassungseinheit 14 übermittelten Daten auswertbar sind.
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2 zeigt ein Kraftfahrzeug 4 mit einer Aufnahmevorrichtung 2 an zwei unterschiedlichen Positionen. Der Bezugspunkt 30 ist hierbei extern und ortsfest.
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Durch das Verändern der Lage des Kraftfahrzeugs 4, beispielsweise durch eine Kurvenfahrt, wird das Aufnahmemittel 6 automatisch derart bewegt, dass es nahezu stets gleich zum Bezugspunkt 30 ausgerichtet ist.
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Die Wirkungsweise der Aufnahmevorrichtung und das Verfahren zum Betreiben einer Aufnahmevorrichtung werden anhand der 3 in Zusammenschau mit den 1 und 2 näher beschrieben.
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In einem ersten Schritt 101 ist ein beweglicher oder ortsfester Bezugspunkt 30 in der Steuereinheit 28 hinterlegbar. Das Hinterlegen kann manuell, sprachgesteuert oder automatisch über das Eingabemittel 30 der Steuereinheit 28 erfolgen.
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In einem weiteren Schritt 102 kann in der Steuereinheit 28 eine Soll-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 zum Bezugspunkt 30 hinterlegt werden oder auf eine bereits hinterlegte Soll-Ausrichtung zurückgegriffen werden.
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Die folgenden Schritte laufen wiederholt nacheinander ab:
In einem Schritt 103 wird die Ist-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 zum Bezugspunkt 30 stets oder periodisch durch die ersten Sensormittel 16 und die zweiten Sensormittel 22 der Lageerfassungseinheit 14 erfasst.
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Dieses geschieht insbesondere beim fahrenden Betrieb des Kraftfahrzeugs 4. Wird seitens der Lageerfassungseinheit 14 erfasst, dass das Kraftfahrzeug unbewegt ist, können die zeitlichen Abstände, in denen die Ist-Ausrichtung des Aufnahmemittels 6 zum Bezugspunkt 30 erfasst wird, vergrößert werden. Entsprechend können die Zeitabstände reduziert werden, wenn das Fahrzeug fährt, insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit.
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In einem Folgeschritt 104 wird durch die Recheneinheit 32 eine ggf. bestehende Abweichung ermittelt.
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Wird eine Abweichung zwischen Soll-Ausrichtung und Ist-Ausrichtung ermittelt, wird diese in einem Schritt 105 durch Ansteuern des Aktuators 12 ausgeglichen. Dieser dreht das Aufnahmemittel 6 um die Hochachse 10 bis Ist-Ausrichtung und Soll-Ausrichtung zumindest nahezu übereinstimmen.
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Hiernach setzt das Verfahren wieder bei Schritt 103 ein und wiederholt sich regelmäßig.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Aufnahmevorrichtung
- 4
- Kraftfahrzeug
- 6
- Aufnahmemittel
- 8
- Bodenfläche
- 10
- Hochachse
- 12
- Aktuator
- 14
- Lageerfassungseinheit
- 16
- Erstes Sensormittel
- 18
- Sensor Drehrate
- 20
- Innenraumkamera
- 22
- Zweites Sensormittel
- 24
- GPS
- 26
- Außenkamera
- 28
- Steuereinheit
- 30
- Eingabemittel
- 32
- Recheneinheit