ITRM970505A1 - Dispositivo per la guida automatica trasversale di un veicolo lungo una pista di guida - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: ’'DISPOSITIVO PER LA GUIDA AUTOMATICA TRASVERSALE DI UN VEICOLO LUNGO UNA PISTA DI GUIDA''

L'invenzione concerne un dispositivo per la guida automatica trasversale di un veicolo lungo una pista di guida. Tali dispostivi vengono impiegati, ad esempio, in veicoli stradali al fine di mantenere il veicolo su una determinata corsia di una strada a più corsie.

.Un dispositivo di questo tipo è descritto nel brevetto DE 43 32 836 Cl. Premessa la sua disponibilità, durante la trazione il dispositivo ivi descritto è continuamente attivo e sovrappone regolazioni dell'angolo di sterzata, atte a stabilizzare la posizione trasversale, alle impostazioni dell'angolo di sterzata prodotte dal conducente. In questo modo il conducente, da un lato, viene abbondantemente alleggerito da continui interventi sullo sterzo e, dall'altro lato, mantiene le sue possibilità d'intervento nella guida del veicolo per manovre di guida più grandi, ad esempio durante il cambio di corsia nel corso di manovre di sorpasso. In questo caso, come retrosegnalazione si può prevedere l'applicazione, per mezzo del dispositivo, di un momento sterzante sul volante in modo da dare al conducente al volante la sensazione di guida a lui consueta, necessaria all'intervento automatico sullo sterzo. In caso di mancanza di disponibilità, ad esempio a causa di insufficiente qualità delle immagini inviate da una videocamera che riprende la corsia, il dispositivo si mantiene disattivato. In questa domanda di brevetto pubblicata è indicato, inoltre, che nel procedimento di regolazione di sterzata realizzato in veicoli sperimentali è noto che il conducente può cambiare tra servizio di guida manuale e servizio di guida automatico .

Nella domanda di brevetto pubblicata DE 4221 015 Al è indicato un sistema per la guida automatica trasversale del veicolo, la cui attivazione è accoppiata all'attivazione di un sistema disponibile, inoltre, nel veicolo, atto a mantenere costante la velocità longitudinale del veicolo, cioè di un cosiddetto dispositivo di regolazione automatica della velocità. In questo caso, il conducente ha la possibilità o di attivare soltanto il dispositivo di regolazione automatica della velocità per mezzo di un primo interruttore di controllo o di attivare congiuntamente il dispositivo di regolazione automatica della velocità e il sistema automatico di guida trasversale del veicolo mediante azionamento di un secondo interruttore di controllo. Il sistema automatico di guida trasversale del veicolo viene disattivato non appena la forza sterzante applicata dal conducente sul volante, misurata da un sensore di sterzata del conducente, supera una misura prestabilita. In seguito, non appena quest'ultima condizione non viene più esaudita, si riattiva da solo il sistema di guida automatico trasversale del veicolo. Inoltre, il sistema automatico di guida trasversale del veicolo può essere disinserito premendo il pedale del freno oppure mediante azionamento di un proprio interruttore di controllo. Se il conducente spinge il pedale, il dispositivo di regolazione automatica della velocità può sovraeccitarsi temporaneamente, dove il sistema automatico di guida trasversale del veicolo rimane attivo.

L'invenzione si prefigge, come problema tecnico, di approntare un dispositivo per la guida automatica trasversale del veicolo del tipo citato avanti che possieda un comfort funzionale e di manovra comparativamente alto.

L'invenzione risolve questo problema mediante approntamento di un dispositivo con i particolari della rivendicazione 1. Questo dispositivo per la guida trasversale automatica di un veicolo lungo una pista di guida comprende un elemento di comando azionabile dall'utente per l'attivazione dello stesso tale che il valore reale della posizione trasversale esistente al momento dell’attivazione funge da volore nominale della posizione trasversale del servizio automatico successivo della guida trasversale. Mentre i sistemi tradizionali di guida trasversale di veicoli, in genere, cercano soltanto di mantenere il veicolo entro i margini della corsia mediante osservanza di una posizione trasversale nominale invariabilmente prestabilita, cioè di evitare di superare detti margini, la presente invenzione consente che il conducente possa prestabilire una qualsiasi posizione laterale del veicolo a lui gradita come posizione nominale di guida trasversale. A questo scopo, egli porta il veicolo nella corrispondente posizione laterale desiderata che può essere, in particolare, una posizione situata eccentricamente molto a destra o a sinistra sulla corsia e, successivamente, attiva, tramite l'elemento di comando, il dispositivo per la guida trasversale automatica del veicolo che, in seguito, tiene il veicolo nella posizione trasversale desiderata.

Un dispositivo uteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 2 si disattiva automaticamente quando c'è un intervento del conducente sul volante che modifica la posizione trasversale e poi, in una prima alternativa, non si riattiva affatto automaticamente oppure, in una seconda alternativa, si riattiva al più presto quando la dinamica trasversale sorvegliata del veicolo mostra, da un periodo di tempo di attesa prestabilito, un comportamento stazionario cioè, durante questo peiodo di tempo di attesa, non supera determinati limiti di tolleranza relativi alla posizione trasversale oppure alla velocità trasversale verso sinistra e verso destra. Ciò offre vantaggi di sicurezza rispetto alla nota riattivazione automatica sopraccitata, in presenza di forza sterzante del conducente divenuta sufficientemente piccola poiché, in caso di manovre di sorpasso, spesso si hanno intervalli di tempo più o meno lunghi in cui il conducente non deve applicare alcuna forza sul volante. In questo momento, una riattivazione automatica della guida trasversale automatica, precedentemente disattivata, non è gradita. Inoltre, in caso di marcia in curva, il volante normalmente non è mai completamente privo di forze in modo che, in caso di procedimento tradizionale, la riattivazione della guida trasversale automatica del veicolo possa aver luogo soltanto su un tratto sufficientemente diritto. Inoltre, le inclinazioni trasversali della corsia richiedono un piccolo angolo di sterzata in modo che poi per il conducente rimane oscuro quando, dopo un cambio di corsia, si riattiva il sistema di guida trasversale tradizionale del veicolo. Un'altra difficoltà di questo sistema tradizionale sta nel fatto che il conducente, dopo una lunga guida con intervento manuale sullo sterzo, forse non conta più su una riattivazione del sistema. Nel dispositivo della rivendicazione 2, tutti questi problemi non si manifestano dato che la sua riattivazione non è legata alla forza sterzante del conducente ma avviene non più in modo automatico oppure in funzione dell'andamento temporale della dinamica trasversale del veicolo.

Un dispositivo ulteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 3 offre un comfort funzionale e di servizio particolarmente alto per il fatto che esso comprende un elemento di comando multifunzionale con due gruppi di due direzioni di azionamento contrarie ciascuno. Il primo gruppo di direzioni di azionamento contrarie serve ad attivare e rispettivamente disattivare manualmente il dispositivo mentre il secondo gruppo di direzioni di azionamento contrarie serve a modificare continuamente il valore nominale della posizione trasversale verso sinistra e rispettivamente verso destra. Quest'ultima funzionalità consente al conducente di modificare continuamente, a seconda del suo desiderio, il valore nominale della posizione trasversale posto al momento dell'attivazione del dispositivo per la guida trasversale automatica sul valore reale della posizione trasversale, senza dover prima riattivare, a questo scopo, il dispositivo e dover portare il veicolo nella posizione trasversale corrispondente.

In un dispositivo ulteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 4, l'elemento di comando multifunzionale è realizzato come una leva di comando che attiva il dispositivo lungo una prima linea di azionamento mediante azionamento a trazione e lo disattiva mediante azionamento a pressione nonché, lungo una seconda linea di azionamento preferibilmente ortogonale rispetto alla prima, modifica il valore nominale della posizione trasversale verso destra mediante azionamento in una direzione e verso sinistra mediante azionamento nell'altra direzione.

Un dispositivo ulteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 5 contiene uno o più elementi di segnalazione con cui si indica di volta in volta al conducente se il dispositivo è pronto, cioè se è pronto in linea di massima ad eseguire la guida trasversale automatica del veicolo e/o se esso momentaneamente è attivato. Queste segnalazioni possono avvenire in modo acustico, ottico e/o tattile.

Una forma' di esecuzione preferita dell’invenzione è rappresentata nel diegno e viene descritta in seguito.

La singola figura mostra un diagramma a blocchi di un dispositivo per la guida trasversale automatica d un veicolo stradale lungo una pista di guida.

Il dispositivo mostrato rileva otticamente in modo continuo, per mezzo, di un dispositivo di riconoscimento 1 della posizione del veicolo sotto forma di una videocamera con unità di elaborazione delle immagini collocata a valle, in particolare tramite marcature disposte sul bordo, una corsia 2 percorsa dal veicolo, e valuta i dati ricevuti. Il segnale di uscita 3 del dispositivo di riconoscimento 1 della posizione del veicolo contiene l'informazione sul valore reale della posizione trasversale, cioè la distanza momentanea di un punto definito del veicolo da una determinata delimitazione della corsia, relativo alla curvatura momentanea della carreggiata nonché alla differenza momentanea dell'angolo d'imbardata e viene inviato ad un cuore 4 del dispositivo che, fra l'altro, contiene un rivelatore di corsia nominale, un dispositivo di regolazione di sterzata, un sensore di velocità e una unità elettronica di guida come dispositivo di regolazione dell'angolo di sterzata. La realizzazione di questo cuore 4 corrisponde ad una delle realizzazioni, quali descritte dettagliatamente a questo scopo nel brevetto sopraccitato DE 43 32 836 CI , in modo che, per evitare inutili ripetizioni sulla esatta struttura della parte principale 4 del dispositivo, si possa rimandare alle esecuzioni dettagliate ivi riportate.

In particolare, la parte principale 4 del dispositivo collega un segnale di regolazione 5 dell’angolo di sterzata prodotto dal conducente tramite un volante 11 con un segnale di regolazione del servosterzo prodotto dal dispositivo stesso di regolazione della guida trasversale in modo che, da un lato, il conducente' continui ad avere la possibilità di maggiori possibilità di intervento sullo sterzo e, dall'altro lato, il dispositivo produca automaticamente minori correzioni di sterzata per il mantenimento di una posizione trasversale desiderata del veicolo, cosa che, a questo proposito, allevia il conducente. Attraverso la regolazione automatica dell'angolo di sterzata si ottiene un andamento del momento del volante, in un primo momento sconosciuto per il conducente, dato che una lieve regolazione dell'angolazione del volante che, nella stessa direzione, agisce come il segnale di regolazione del servosterzo non provoca una effettiva regolazione dell'angolo di sterzata ma fa in modo che la regolazione riduca corrispondentemente il valore del segnale di regolazione del servosterzo. Per la compensazione di questo effetto, la parte principale 4 del dispositivo applica un momento 6 sul volante 11 che dà al conducente di nuovo la sensazione di sterzata attesa.

Con un dispositivo di riconoscimento 1 della posizione del veicolo, il dispositivo mostrato riprende la carreggiata 2 e rileva continuamente la posizione trasversale del veicolo e l'andamento della corsia dalle segnaletiche orizzontali marginali trovate attraverso un appropriato procedimento di elaborazione delle immagini. Se l'andamento della carreggiata può essere rilevato in modo chiaro, il dispositivo comunica la sua disponibilità al conducente per cui, in questo caso, la parte principale 4 del dispositivo aziona opportunamente una prima metà 7a relativa di un visualizzatore ottico bipartito 7, ad esempio per il fatto che una corrispondente lampada è accesa solo quando vi è la disponibilità funzionale.

Contrariamente a questo controllo di disponibilità funzionale corrente è previsto che il dispositivo per la guida trasversale automatica del veicolo, dopo l'inizio di una marcia, venga attivato giusto quando ciò viene richiesto dal conducene. A questo scopo, nonché per altre funzioni di comando, il dispositivo possiede una leva di comando multifunzionale 8 che è disposta nelle vicinanze del volante a guisa di leva di comando tradizionale di dispositivo di regolazione automatica di velocità e racchiude in sè più funzionalità di comando. In questo modo l'attivazione del dispositivo di guida trasversale avviene mediante pressione sulla testa 8a della leva di comando 8 parallelamente alla direzione longitudnale di essa, come rappresentato nella figura con una freccia A relativa. Il segnale di attivazione nonché tutti gli altri segnali della leva di comando vengono inviati alla parte principale 4 del dispositivo attraverso una linea 9 relativa .

Al ricevimento del segnale di attivazione si attiva il dispositivo di guida trasversale e questo, attraverso una regolazione di posizione trasversale, mantiene il veicolo nella posizione laterale come valore nominale della posizione trasversale che è stata predisposta come valore reale della posizione trasversale al momento dell'attivazione. Per la regolazione della guida trasversale si può prevedere in modo ottimale una limitazione del minimo raggio di curva consentito e/o della massima accelerazione trasversale consentita, dove il conducente viene avvisato in modo tattile, acustico e/o ottico quando è stata raggiunta la condizione limite corrispondente. Successivamente, il conducente può scegliere liberamente il valore nominale iniziale della posizione trasversale per il fatto che egli sterza il veicolo nella corrispondente posizione trasversale prima dell’attivazione della guida trasversale automatica. Questa posizione non deve stare al centro della corsia ma può essere spostata eccentricamente verso destra o verso sinistra. In via opzionale si può prevedere che il dispositivo, malgrado un segnale di attivazione generato attraverso la leva di comando 8, non si attivi finché non ci sia la sua disponibilità funzionale perchè, ad esempio, la qualità delle immagini riprese dalla carreggiata 2 momentaneamente non è sufficiente.

Durante questa fase di guida trasversale automatica del veicolo, il volante 11 gira corrispondentemente ai movimenti delle ruote dove il momento impresso dal dispositivo di guida trasversale guida la mano del conducente sul voltante 11 in modo che detto conducente abbia continuamente un accoppiamento a reazione attraverso l'attività del sistema. Oltre a questa segnalazione tattile dell'esistenza di attivazione del dispositivo di guida trasversale, a questo proposito è prevista una visualizzazione ottica in quanto la parte principale 4 del dispositivo, durante i suoi intervalli attivi dal punto di vista della guida trasversale, attiva una seconda metà 7b, ad esempio un'altra lampada, corrispondentemente alla visualizzazione ottica bipartita 7. In alternativa a questa visualizzazione ottica bipartita 7 si può prevedere anche una visualizzazione a pezzo unico che, in mancanza di disponibilità funzionale del dispositivo di guida trasversale, non si accende però, in presenza di disponibilità funzionale, quando il dispositivo di guida trasversale è disattivato, si accende con un primo colore, ad esempio giallo e, quando esso è attivato, si accende con un secondo colore, ad esempio verde. In caso di veicoli con disaccoppiamento meccanico del volante e del dispositivo di regolazione di sterzata, con cosiddetti sterzi drive-by-wire, come retrosegnalazione tattile si possono inoltrare correzioni di sterzata ad alta frequenza al volante da parte del dispositivo di guida trasversale in modo che passino attraverso filtri passabasso.

In alternativa si può prevedere di sovrapporre piccoli angoli di sterzata supplementari all'attuale posizione del volante.

Il dispositivo di guida trasversale automatico può essere disattivato manualmente dal conducente per il fatto che egli tira la leva di comando 8 nella direzione D opposta alla direzione di azionamento A che attiva la pressione. Un disattivamento automatico del dispositivo di guida trasversale avviene, da un lato, quando i rapporti di rilevamento della carreggiata diventano incerti e quindi non vi è più la disponibilità funzionale del dispositivo, cosa che viene segnalata tattilmente, acusticamente e/o otticamente al coducente. Una riattivazione automatica successiva del dispositivo di guida trasversale quando vi è nuovamente disponibilità funzionale non è appositamente prevista per evitare che il dispositivo si attivi in un momento imprevedibile per il conducente e probabilmente inopportuno per la sicurezza della marcia. Al contrario, la riattivazione è possibile soltanto attraverso un corrispondente nuovo azionamento forzato della leva di comando 8. Dall'altro lato, il dispositivo di guida trasversale si disattiva quando esso rivela un movimento attivo del volante 11 da parte del conducente, cioè quando il movimento sterzante del conducente sovraccarica l'intervento sterzante del dispositivo.

Per la riattivazione del dispositivo di guida trasversale dopo un tale disinserimento prodotto da un intervento sterzante del conducente sono realizzabili due varianti. In una prima variante non è prevista, come nel caso sopraccitato della mancata disponibilità funzionale, la possibilità di un nuovo inserimento automatico del dispositivo. La riattivazione può essere avviata poi, a sua volta, manualmente soltanto dal conducente attraverso la leva di comando 8. Ciò produce per il conducente rapporti particolarmente chiari sul fatto se la guida trasversale automatica in qualsiasi istante è attiva o meno. In una seconda variante marcata dal punto di vista del comfort di comando, il dispositivo di guida trasversale si riattiva nuovamente, dopo una precedente disattivazione generata da un intervento sterzante del conducente, quando esso riconosce, per mezzo del suo dispositivo di riconoscimento della carreggiata continuamente attivo, che il conducente non esegue più interventi sterzanti che variano la posizione trasversale e il veicolo segue di nuovo in modo sostanzialmente stazionario una corsia, ad esempio al termine di una manovra di sorpasso. In particolare, per questo riconoscimento si può prevedere che l'integrale dell'ammontare assoluto della velocità trasversale venga rilevata contiunamente per un determinato periodo di attesa, ad esempio tipicamente in due secondi, e venga confrontato con un determinato valore di soglia. Non appena si scende al di sotto del valore di soglia, si attiva la riattivazione del dispositivo di guida trasversale, dove la riattivazione effettiva può essere accoppiata, a seconda dell'impiego, ad altre condizioni aggiuntive, ad esempio al fatto che, attraverso il dispositivo di riconoscimento della carreggiata, si riconosce che il veicolo si trova all'interno di una corsia marcata da rispettare.

Preferibilmente, oltre alle possibilità di attivazione e di disattivazione sopraccitate del dispositivo di guida trasversale non ne sono previste altre. In particolare non si ha nessuna riattivazione automatica del dispositivo in funzione della riduzione della forza sterzante del conducente, dato che ciò può causare situazioni incomprensibili per il conducente ed eventualmente svantaggiose per la sicurezza della marcia. Inoltre non ha luogo una disattivazione della guida trasversale automatica in caso di azionamento del freno anche in caso di forti frenature. Ciò evita la difficolta che il conducente, dopo una frenata, non sa con sicurezza se il dispositivo d guida trasversale automatica è ancora attivo o meno. Il dispositivo di guida trasversale automatico non viene accoppiato, dal punto di vista del suo stato di attivazione, allo stato di servizio di un dispositivo automatico di regolazione della velocità eventualmente previsto in modo supplementare nel veicolo .

Oltre ai due dispositivi di azionamento opposti indicati A, D della leva di comando Θ per l'attivazione e rispettivamente la disattivazione del dispositivo di guida trasversale automatico, la leva di comando 8 possiede due direzioni di azionamento R, L ortogonali rispetto a questa e opposte fra loro, con cui il conducente, in caso di dispositivo di guida trasversale automatica attivato, può modificare ininterrotamente il valore nominale della posizione trasversale che è alla base della regolazione di detta posizione trasversale, cioè la posizione laterale del veicolo rispetto alla corsia 2. In modo speciale, egli può modificare il valore nominale della posizione trasversale in direzione della limitazione destra della corsia per il fatto che egli tira la leva di comando 8 verso destra in alto in direzione della freccia R indicata, cioè oscilla intorno ad una asse di rotazione 10 vicino al piantone di guida. Analogamente, egli può modificare il valore nominale della posizione trasversale in direzione della limitazione sinistra della corsia premendo la leva di comando 8 verso sinistra in basso lungo la freccia L, cioè la oscilla in direzione opposta intorno all'asse 10 della leva di comando. Si è rilevato che questa associazione evidente degli azionamenti della leva di comando alle funzioni di guida trasversale da ciò generate è particolarmente vantaggiosa per il conducente. E’ evidente che, in alternativa alla leva di comando 8 mostrata, si può prevedere anche uno o più elementi di comando di tipo diverso, eventualmente integrati in una lega di comando a guisa degli elementi di comando integrati mostrati, come tasti ecc. , per le funzioni di attivazione e disattivazione del dispositivo di guida trasversale nonché di regolazione del valore nominale della posizione trasversale.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la guida trasversale automatica di un veicolo lungo una pista di guida, caratterizzato dal fatto che esso è attivabile mediante un azionamento di attivazione di un elemento di comando (8), dove il valore reale della posizione trasversale disponibile al momento dell'attivazione funge da valore nominale della posizione trasversale del servizio di guida trasversale automatico succesivo.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso si disattiva automaticamente in caso di intervento sterzante da parte del conducente che modifica la posizione trasversale e successivamente non si riattiva automaticamente oppure si riattiva al più presto quando la posizione trasversale del veicolo mostra, da un periodo di tempo di attesa prestabilito, un comportamento stazionario.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l'elemento di comando è progettato come elemento di comando multifunzionale (8) che contiene un primo gruppo di direzioni di azionamento (A, D) opposte per l'attivazione e rispettivamente la disattivazione del dispositivo e un altro gruppo di direzioni di azionamento contrarie (R, L) per il cambiamento continuo del valore nominale della posizione trasversale verso destra e rispettivamente verso sinistra.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'elemento di comando è una leva di comando multifunzionale (8) che esercita, dietro trazione, lungo una prima linea di azionamento, la funzione di attivazione e, dietro pressione, la funzione di disattivazione nonché genera, lungo una seconda linea di azionamento, mediante azionamento in .una direzione (R), una variazione del valore nominale della posizione trasversale verso destra e, mediante azionamento nell'altra direzione (L), genera una variazione dello stesso verso sinistra.
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato da uno o più elementi di segnalazione (7a, 7b) per segnalare se il dispositivo è disponibile e/o se esso è attivato.