Ganawählschalter für ein Fahrzeug sowie Verfahren und Steuergerät zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gangwählschalter für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren und ein Steuergerät zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns.

Die Steuerung eines Gespanns aus einem Fahrzeug und einem Anhänger kann bei- spielsweise mithilfe eines separaten Bedienelements im Innenraum eines Fahrzeugs erfolgen. Zur Ermittlung eines Deichselknickwinkels kann beispielsweise ein Drehwinkelsensor in einer Kugelstange oder eine Kamera im Fahrzeugheck eingesetzt werden. Die Steuerung des Gespanns kann beispielsweise durch aktiven Lenkein- griff erfolgen.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Gangwählschalter für ein Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns sowie ein entsprechendes Steuergerät gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass in einen Gangwählschalter eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Knickwinkels für eine Anhä- ngersteuerungsfunktion, auch Trailer Assist genannt, integriert werden kann. Durch eine solche Funktionserweiterung des Gangwählschalters, etwa eines Drehstellers, kann auf die Verwendung separater Bedienelemente zur Anhängersteuerung verzichtet werden. Dadurch können Kosten eingespart werden. Beispielsweise kann durch den Einsatz einer kapazitiven Sensorfläche eine besonders feinfühlige Knickwinkelvorgabe zum Rückwärtsfahren eines Gespanns und damit eine Verbesserung des Bedienkomforts erreicht werden.

Es wird ein Gangwählschalter für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei der Gangwählschalter eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Sollwerts eines Knickwinkels zwischen dem Fahrzeug und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhänger auf- weist.

Unter einem Gangwählschalter kann ein Schalter zum Wählen einer Getriebestufe eines Automatikgetriebes des Fahrzeugs, etwa P, R, N, D oder M, verstanden wer- den. Beispielsweise kann der Gangwählschalter dreh- oder verschiebbar gelagert sein. Unter einer Einstelleinrichtung kann eine Schalt- oder Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Eingabe eines Bedieners verstanden werden. Beispielsweise kann der Gangwählschalter eine elektromagnetische Rastierung aufweisen. Unter einem Knickwinkel kann ein Winkel zwischen einer Längsachse des Anhängers und einer Längsachse des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einem Sollwert kann eine Knickwinkelvorgabe oder ein gewünschter Knickwinkel verstanden werden. Alternativ kann unter einem Sollwert ein maximaler Knickwinkel verstanden werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Einstelleinrichtung eine kapazitive Sensor- fläche zum Erzeugen eines den Sollwert repräsentierenden Sensorsignals umfassen. Unter einer kapazitiven Sensorfläche kann eine aktive Fläche eines kapazitiven Sen- sors, etwa zur Weg-, Winkel- oder Druckmessung, verstanden werden. Dadurch kann die Einstelleinrichtung kostengünstig in den Gangwählschalter integriert wer- den.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorfläche zumindest eine Er- hebung und/oder Vertiefung zum Führen eines Fingers beim Einstellen des Sollwerts aufweisen. Dadurch kann der Sollwert ohne Blickkontakt zum Gangwählschalter eingestellt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Sensorfläche ringförmig und/oder grabenförmig ausgestaltet ist. Dadurch kann der Bedienkomfort beim Einstellen des Sollwerts weiter verbessert werden.

Der Gangwählschalter kann beispielsweise als Drehschalter mit einer Mantelfläche und einer Deckfläche ausgeführt sein. Dabei kann die Sensorfläche als Teil der Deckfläche ausgeführt sein. Unter einer Deckfläche kann insbesondere eine vom Bediener einsehbare Oberseite des Gangwählschalters verstanden werden. Dadurch kann der Sollwert unabhängig von einer Drehbewegung des Gangwählschalters ein- gestellt werden.

Des Weiteren kann der Gangwählschalter eine elektromagnetische Einheit zum Erzeugen einer Mehrzahl definierter Raststufen beim Drehen des Gangwählschalters, auch Solenoid Detents genannt, aufweisen. Dadurch kann der Gangwählschalter mit einer besonders feinen und zuverlässigen Rastierung ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Gangwählschalter eine Anzeige- fläche zum Anzeigen von Betriebsinformationen aufweisen. Dabei kann die Anzeigefläche zumindest abschnittsweise von der Sensorfläche umgeben sein. Unter einer Anzeigefläche kann beispielsweise ein LCD- oder OLED-Display verstanden werden. Durch diese Ausführungsform kann der Bedienkomfort des Gangwählschalters weiter verbessert werden.

Beispielsweise kann der Gangwählschalter durch Antippen der Sensorfläche und/oder Drehen des Gangwählschalters in einen Einstellmodus zum Einstellen des Sollwerts schaltbar sein. Dadurch können Bedienfehler vermieden werden.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns aus einem Fahrzeug und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhänger, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Einlesen eines mittels eines Gangwählschalters des Fahrzeugs eingestellten Soll- werts eines Knickwinkels zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger und eines mit- tels eines Knickwinkelsensors erfassten Istwerts des Knickwinkels; und

Ausgeben eines Stellwerts zum Ansteuern des Aktors unter Verwendung des Soll- werts und des Istwerts. Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens der Sollwert von einer Schnittstelle zu einer kapazitiven Sensorfläche des Gangwählschalters eingelesen werden. Auf diese Weise kann der Sollwert mit verhältnismäßig geringem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zu- grunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbil- dung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung des Fahrzeugs und/oder des Anhängers. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs bzw. des Anhängers.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsfor- men verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggespanns, das durch ein

Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steuerbar ist;

Figur 2 eine schematische Darstellung des Gangwählschalters aus Figur 1 ;

Figur 3 eine schematische Darstellung des Steuergeräts Figur 1 ; und

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggespanns 1 00, das durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steuer- bar ist. Das Fahrzeuggespann 100 umfasst ein Fahrzeug 102, das mit einem Anhä- nger 104 gekoppelt ist. Eine Fahrzeuglängsachse 106 und eine Anhängerlängsachse 108 sind in einem Knickwinkel a zueinander ausgerichtet. Das Fahrzeug 102 umfasst einen Gangwählschalter 1 1 0 zum Wählen einer Getriebestufe wie etwa P, R, N, D,

M. Der Funktionsumfang des Gangwählschalters 1 10 ist um eine Einstelleinrichtung 1 12 erweitert, die zum Einstellen eines Sollwerts 1 14 des Knickwinkels a durch einen Fahrer des Fahrzeugs 102 ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst die Einstelleinrich- tung 1 12 einen kapazitiven Sensor zum Erfassen einer entsprechenden Eingabe des Fahrers.

Zur Steuerung des Fahrzeuggespanns 100 umfasst das Fahrzeug 102 ein Steuergerät 1 16 mit Anhängersteuerungsfunktion, etwa zum automatischen Lenken des Fahr- zeuggespanns 1 00 beim Rückwärtsfahren mittels entsprechender Aktoren des Fahrzeugs 102 oder des Anhängers 104. Dabei ist das Steuergerät 1 16 ausgebildet, um einerseits den Sollwert 1 14 von einer Schnittstelle zu dem Gangwählschalter 1 10, andererseits einen Istwert 1 18 des Knickwinkels a von einer Schnittstelle zu einem Knickwinkelsensor 120 zum Erfassen des Knickwinkels a einzulesen, etwa einer Kamera am Fahrzeugheck oder einem in eine Kugelstange integrierten Drehwinkelsensor. Das Steuergerät 1 16 bestimmt durch Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Sollwert 1 14 und dem Istwert 1 18 einen geeigneten Stellwert 122, um durch entsprechendes Ansteuern der Aktoren eine Annäherung des Istwerts 1 18 an den Sollwert 1 14 zu erreichen.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Gangwählschalters 1 10 aus Figur 1 . Beispielhaft ist der Gangwählschalter 1 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Drehsteller zum Einstellen der verschiedenen Getriebestufen P, R, N, D, M ausgeführt. Die Einstelleinrichtung 1 12 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine kapazitive Sensorfläche 200, die hier Teil einer an eine Mantelfläche 201 angrenzenden Deckfläche 202 des Gangwählschalters 1 10 ist. Die Sensorfläche 200 ist beispielhaft mit einer Vertiefung 204 in Form eines Grabens ausgeformt, der zur Füh- rung eines Fingers beim Einstellen des Sollwerts dient. Die Vertiefung 204 erstreckt sich hier ringförmig entlang der Sensorfläche 200. Zusätzlich weist die Sensorfläche 200 vier rippenförmige Erhebungen 206 zur Führung des Fingers auf. Die Erhebun- gen 206 überqueren je die Vertiefung 204. Beispielhaft sind die Erhebungen 206 kreuzförmig zueinander ausgerichtet. Alternativ weist die Sensorfläche 200 eine Mehrzahl von Vertiefungen 204 oder Erhebungen 206 auf. Beispielsweise sind die Erhebungen 206 dann sternförmig zueinander ausgerichtet, um eine besonders feine haptische Rastierung der Sensorfläche 200 zu realisieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Gangwählschalter 1 10 mit einer Anzeige- fläche 208 zum Anzeigen von Betriebsinformationen ausgestattet, etwa bezüglich einer Aktivierung der Anhängersteuerungsfunktion. Wie in Figur 2 gezeigt, ist die Anzeigefläche 208 beispielsweise innerhalb der Sensorfläche 200 angeordnet, sodass die Anzeigefläche 208 zumindest größtenteils von der Sensorfläche 200 umgeben ist. Der Gangwählschalter 1 10 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel durch ein- oder mehrmaliges Antippen der Sensorfläche 200 in einen Einstellmodus zum Einstellen des Sollwerts des Knickwinkels umschaltbar. Alternativ oder zusätzlich ist der Ein- stellmodus durch ein- oder mehrmaliges Drücken des Gangwählschalters 1 10 oder durch Drehen des Gangwählschalters 1 10 in eine definierte Position aktivierbar.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Gangwählschalter 1 10 eine elektromagnetische Einheit auf, die ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von je einer Getriebestufe zugeordneten elektromagnetischen Getrieberaststufen zu erzeugen. Optional ist die elektromagnetische Einheit ausgebildet, um zusätzlich zumindest eine elektromagnetische Aktivierungsraststufe zur Aktivierung des Einstellmodus zu erzeugen.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Sollwert des Knickwinkels durch Drehen des Gangwählschalters 1 10 einstellbar. Beispielsweise ist die elektromagnetische Einheit dabei ausgebildet, um zusätzlich zu den Getrieberaststufen eine Mehrzahl elektromagnetischer Knickwinkelraststufen zum Einstellen des Sollwerts des Knickwinkels zu erzeugen. Je nach Anzahl der Knickwinkelraststufen kann auf diese Weise eine besonders feinfühlige Einstellung des Sollwerts erreicht werden.

Beispielsweise ist der Gangwählschalter 1 10 als Kombination eines Drehschalters, auch Rotary Shifter genannt, mit elektromagnetischen Raststufen, auch Solenoid Detents genannt, eines Aktors auf Basis des magnetorheologischen Effekts und der kapazitiven Sensorfläche 200 zur Sensierung gewünschter Knickwinkel für eine Lenkungssteuerung des Fahrzeuggespanns realisiert. Durch eine topografische Fingerführung in Form der grabenartigen Vertiefung 204 oder einer beliebigen anderen To- pografie der Sensorfläche 200 ist der Gangwählschalter 1 10 blind bedienbar.

Durch Verwendung einer kapazitiven Sensortechnologie ist der Gangwählschalter 1 10 unabhängig von einer Basis zur Steuerung des Knickwinkels oder auch für ande- re Komfortfunktionen im Fahrzeug einsetzbar. Durch eine Integration einer Knickwin- kelverstellfunktion in den ohnehin vorhandenen Gangwählschalter 1 10 können Kosten reduziert werden, da zusätzliche Bedienelemente entfallen können.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Steuergeräts 1 16 aus Figur 1 . Das Steuergerät 1 16 umfasst eine Verarbeitungseinheit 300, die ausgebildet ist, um den Sollwert 1 14 und den Istwert 1 18 einzulesen und diese zur Erzeugung des Stellwerts 122 in geeigneter Weise zu verarbeiten. Ferner ist die Verarbeitungseinheit 300 aus- gebildet, um den Stellwert 122 an eine geeignete Schnittstelle zu den Aktoren des Fahrzeugs oder des Anhängers auszugeben.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns aus einem Fahrzeug und einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhänger. Das Verfahren 400 kann beispielsweise durch das vorangehend anhand von Figur 3 beschriebene Steuergerät ausgeführt werden. Dabei werden in einem Schritt 410 der Sollwert und der Istwert des Knickwinkels eingelesen. In einem Schritt 420 wird unter Verwendung des Sollwerts und des Istwerts der Stellwert zum Ansteuern des Aktors oder der Aktoren ausgegeben.

Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel wird der Sollwert im Schritt 410 von einer Schnittstelle zu einer kapazitiven Sensorfläche eines Gangwählschal- ters des Fahrzeugs eingelesen.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausfüh- rungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezuaszeichen a Knickwinkel

100 Fahrzeuggespann

102 Fahrzeug

104 Anhänger

106 Fahrzeuglängsachse

108 Anhängerlängsachse

1 10 Gangwählschalter

1 12 Einstelleinrichtung

1 14 Sollwert

1 16 Steuergerät

1 18 Istwert

120 Knickwinkelsensor

122 Stellwert

200 kapazitive Sensorfläche

201 Mantelfläche

202 Deckfläche

204 Vertiefung

206 Erhebung

208 Anzeigefläche

300 Verarbeitungseinheit

400 Verfahren zum Ansteuern zumindest eines Aktors zum Lenken eines Fahrzeuggespanns

410 Schritt des Einlesens

420 Schritt des Ausgebens