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FORSCHUNGSVEREINIGUNG AUTOMOBILTECHNIK E. V. FAT-S CHRIFTENREIHE FAT 222 Untersuchung zur Wahrnehmung von Lenkmomenten bei PKW VDA Verband der Automobilindustrie Untersuchung zur Wahrnehmung von Lenkmomenten bei Pkw BAStFE 82.314/06 Auftraggeber: Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (FAT) Auftragnehmer: Interdisziplinäres Zentrum für Verkehrswissenschaften (IZVW) Universität Würzburg Prof. Dr. Hans-Peter Krüger Institut für Fahrzeugtechnik (IfF) TU Braunschweig Prof. Dr.-Ing. F. Kügükay Verfasser: IZVW: Dipl.-Psych. Alexandra Neukum Dipl.-Psych. Jörn Paulig IfF: Dipl.-Ing. Lars Frömmig Dr.-Ing. Roman Henze  Kurzfassung KURZFASSUNG Neue Lenkungstechnologien eröffnen die Möglichkeit, durch Überlagerung synthetischer Lenkmomente Funktionalitäten von Fahrerassistenzsystemen oder fahrdynamischen Regel- systemen darzustellen, die zu einer Erhöhung von Komfort und Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Um die haptische Schnittstelle optimal zu gestalten, ist es notwendig, Erkenntnis- se zum Fahrerverhalten bei der Entwicklung mit einzubeziehen. Die Fahrerreaktion steht im Zentrum dieses Projekts, das sich mit der Wahrnehmung, Bewertung und Fahrer-Fahrzeug- Interaktion bei Überlagerung von diskreten Zusatzlenkmomenten beschäftigt. An der Studie, in der sowohl ein Realfahrzeug als auch ein Fahrsimulator eingesetzt wurden, nahmen insgesamt N=43 Fahrer teil. Herausgearbeitet wurden a) Einflüsse der Signalcharak- teristik auf subjektive und objektive Parameter und insbesondere b) die Einflüsse unter- schiedlicher Fahrsituationen bzw. fahrdynamischer Ausgangszustände (Ausgangslenkmo- mente, quasistationäre und instationäre Manöver). Der Faktor Ausgangslenkmoment kann bei der Gestaltung weitgehend vernachlässigt wer- den. Die Wahrnehmbarkeit der Lenkmomente im schwellennahen Bereich ist vor allem ab- hängig von der situationsspezifischen Lenkaktivität. Die subjektiven Bewertungen der Ein- griffe im überschwelligen Bereich werden nicht primär durch die am Lenkrad auftretenden Kräfte bestimmt, sondern hängen vielmehr vom Ausmaß der querdynamischen Reaktionen (hier erfasst über die Gierraten) ab, die aus den mit den Aufschaltungen einhergehenden Lenkradwinkeländerungen resultieren. Auch der Vergleich der Fahrsituationen unterstreicht die Bedeutung der Querdynamik als urteilsrelevanten Faktor: bei der Gegenüberstellung von Geradeaus- und Kurvenfahrten als auch bei verschiedenen Kurvengeschwindigkeiten resul- tieren in Abhängigkeit von den eingriffsinduzierten Gierraten vergleichbare Urteilsfunktio- nen. Im Vergleich zur Geradeausfahrt werden Aufschaltungen in instationären Manövern (Spurwechsel) weniger kritisch erlebt. Aufzeigen lässt sich weiterhin ein Potenzial zur Un- terstützung des Fahrers durch gezielte Lenkeingriffe während externer Querdynamikstörun- gen. Seite 3 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNGEN 7 2 ÜBERBLICK RELEVANTER LITERATURBEFUNDE 8 2.1 Fahrzeugtechnische Anwendungsgebiete 8 2.2 Befunde zur Wahrnehmung und Fahrer-Fahrzeug-Interaktion 9 2.2.1 Untersuchungen zu Wahrnehmungsschwellen 9 2.2.2 Auswirkungen diskreter Zusatzlenkmomente auf das Fahrerverhalten 11 2.2.3 Kontrollierbarkeit fehlerhaft generierter Lenkmomente 16 2.3 Zusammenfassende Bewertung 18 UNTERSUCHUNGSTEIL I: AUSWIRKUNG DISKRETER ZUSATZLENKMOMENTE BEI UNGESTÖRTER FAHRT 20 3 ZIELSETZUNGEN UND METHODIK 20 3.1 Fragestellungen und Untersuchungsdesign 20 3.2 Beschreibung der Versuchsumgebungen 22 3.2.1 Beschreibung des IfF Versuchsträgers 22 3.2.1.1 Messtechnik 22 3.2.1.2 Fahrdynamische Eigenschaften 23 3.2.1.3 Signalverifizierung der Zusatzlenkmomente 24 3.2.2 Beschreibung des IZVW Motion Chair 25 3.2.2.1 Messtechnik