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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Der Außenspiegel eines Kraftfahrzeugs dient dessen Fahrer zum Beobachten des rückwärtigen Verkehrsgeschehens. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere Außenspiegel bekannt, die bezogen auf das Kraftfahrzeug aus- und einklappbar sind.
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DE 10 2012 003 561 A1 offenbart eine Kameraanordnung für einen Kraftwagen mit wenigstens einer in ihrer Einbaulage außerhalb eines Fahrgastraums des Kraftwagens angeordneten Kamera, mittels welcher ein in Fahrzeuglängsrichtung rückwärtiger Bereich eines Umfelds des Kraftwagens erfassbar ist. Eine Einrichtung zum Ändern einer Ausrichtung der wenigstens einen Kamera ist hierbei durch einen Außenspiegel des Kraftwagens gebildet.
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DE 10 2011 085 579 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Außenrückblickspiegel und diesem zugeordneten Spiegelantrieb, durch welchen der Außenrückblickspiegel in eine erste Spiegelstellung oder in eine zweite Spiegelstellung bewegbar ist, einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs einsehbaren Anzeigeeinheit, einer auf die rückwärtige Fahrzeugumgebung gerichteten Kamera, die ein Bildsignal liefert, auf welchem ein durch die Anzeigeeinheit anzeigbares Umgebungsbild beruht, Mitteln zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit und einer Steuereinheit, durch welche der Spiegelantrieb in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit derart ansteuerbar ist, dass der Außenrückblickspiegel aus der ersten Spiegelstellung in die zweite Spiegelstellung bewegt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgangspunkte der Erfindung sind ein Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Ein erfindungsgemäßer Außenspiegel ist einklappbar und weist neben seiner Spiegelfläche zusätzlich eine Kamera auf, die in der eingeklappten Position des Außenspiegels das rückwärtige Verkehrsgeschehen aufnimmt. Ein Verschmutzungssensor des Außenspiegels lässt diesen automatisch ausklappen, sobald die Verschmutzung des Kameraobjektivs ein vorbestimmtes Maß überschreitet. Zusätzlich kann der Spiegel durch ein Signal eines anderen Steuergerätes der Fahrzeugelektronik ausgeklappt werden. Dies ist vorteilhaft, da das Fahrzeug mit zugeklappten Spiegel Zustand zugelassen werden kann. Der Spiegel wird dann nur im Notlauf ausgeklappt.
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Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der verbesserten Aerodynamik des Fahrzeuges. So erlaubt es der vorgeschlagene Außenspiegel in seinem eingeklappten Normalzustand, das rückwärtige Verkehrsgeschehen über die verbaute Kamera zu verfolgen. Die entsprechend veränderte Geometrie des Fahrzeuges verleiht diesem somit einen deutlich verminderten Luftwiderstand. Sobald jedoch der Verschmutzungssensor einen möglichen Ausfall der Kamera signalisiert, wird – etwa mittels eines geeigneten Steuergerätes – funktionssicher der Außenspiegel ausgeklappt und stellt dem Fahrer die herkömmliche Spiegelfläche bereit. Ohne nennenswerte Einbuße an Sicherheit oder Verletzung einschlägiger gesetzlicher Auflagen kann der Außenspiegel so im Normalfall eingeklappt bleiben, was dem Strömungswiderstandskoeffizienten (ϲW) des Fahrzeuges merklich zugutekommt. Zudem ist die Fahrzeugbreite verringert, was in engen Durchfahrten und z.B. in Autobahnbaustellen einen weiteren Vorteil darstellt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So ergeben sich insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung des Verschmutzungssensors zahlreiche Alternativen. Zum Beispiel kann der Verschmutzungssensor einen an der optischen Linse der Kamera angeordneten Messfühler zum Messen einer die Verschmutzung indizierenden Zustandsgröße umfassen. Besagter Messfühler mag in diesem Fall seinerseits wiederum auf einer auf der Linse aufgebrachten optischen Faser basieren, wobei die zu messende Zustandsgröße in der Intensitätsschwächung von durch die Faser geleitetem Licht bestünde. Ein derartiger Verschmutzungssensor weist für den vorliegenden Anwendungsfall einen besonders einfachen, robusten und auch kostengünstigen Aufbau auf. Da als optisches Element beispielsweise eine Glasfaser oder Kunststofffaser herangezogen werden kann, ist der resultierende Sensor für den Einsatz in einem den Witterungsverhältnissen ausgesetzten Außenspiegel gut geeignet.
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Als Verschmutzungssensor kann hingegen auch der Bildsensor der Kamera selbst zum Einsatz kommen. In dieser Variante wäre der Außenspiegel so zu konfigurieren, dass er ausklappt, wenn das von dem Bildsensor gelieferte Bildsignal die Verschmutzung indiziert. Geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen, um ein elektronisches Bildsignal unter diesem Gesichtspunkt auszuwerten, sind grundsätzlich bekannt und erlauben eine softwaretechnische Erkennung der Verschmutzung unter Verzicht auf zusätzliche Messfühler im Außenspiegel.
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Dabei empfiehlt es sich angesichts der typisch länglichen Geometrie eines herkömmlichen Spiegelkörpers, die vorgeschlagene Kamera mitsamt des Verschmutzungssensors auf dessen Stirnseite anzuordnen. Das Volumen des Spiegelkörpers wird auf diesem Wege vorteilhaft ausgenutzt: Während seine Längsseite wie gewohnt die Spiegelfläche trägt, dient der dahinterliegende Hohlraum zur Aufnahme der Kameraoptik und -elektronik sowie etwaiger zusätzlicher Sensorik zur Verschmutzungserkennung. Der vertraute Formfaktor herkömmlicher Außenspiegel kann so weitgehend beibehalten bleiben, anstatt durch eine konstruktive Vergrößerung des Spiegelkörpers den Luftwiderstand zusätzlich zu erhöhen. Auch die in der Regel durch die beidseitigen Außenspiegel bestimmte Gesamtbreite des Fahrzeuges bleibt bei diesem Ansatz weitgehend unverändert.
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In Betracht kommt ferner, den Außenspiegel selbst um eine elektronisch mit der Kamera verbundene bildgebende Einheit zu erweitern. In Verbindung mit einer teiltransparenten Ausführung der Spiegelfläche wird so die Rückprojektion des bei eingeklapptem Spiegel durch die Kamera aufgenommenen Verkehrsgeschehens auf die Spiegelfläche ermöglicht. Sofern die Spiegelfläche in diesem Zustand durch das Seitenfenster des Fahrzeugs sichtbar bleibt, kann der Fahrer nun in der gewohnten Blickrichtung die Kameraaufnahme in der Spiegelfläche betrachten. Die Verwendung des eingeklappten Außenspiegels erfolgt daher weitgehend intuitiv, was die Eingewöhnungsphase für den Fahrer verkürzt und die Akzeptanz der vorgeschlagenen Technologie verbessert. Da der Spiegel somit nicht nur die für die Aufnahme, sondern auch die für die Wiedergabe des Verkehrsgeschehens benötigten Komponenten beinhaltet, kann er in einer einfachen Ausführungsform sogar mit konventionellen Fahrzeugen kombiniert oder nachgerüstet werden. Lediglich die Spannungsversorgung des Spiegels durch das Bordnetz des Fahrzeuges sollte in diesem Fall gewährleistet sein.
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Ein besonders geringer Luftwiderstand des Kraftfahrzeuges lässt sich erreichen, wenn der Außenspiegel im Normalbetrieb des Fahrzeuges eingeklappt ist und lediglich bei einem Versagen der Kamera umgehend ausklappt. Als optionales Sicherheitsmerkmal kann der Außenspiegel hierzu etwa um einen Verschmutzungssensor ergänzt werden. Der Spiegel lässt sich in dieser Ausführungsform automatisch ausklappen, sobald die Verschmutzung des Kameraobjektivs ein bestimmtes Maß überschreitet. Die andernfalls durch das Erfordernis eines manuellen Eingreifens bedingte Gefährdung der Fahrzeuginsassen wird auf diesem Wege vermieden.
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Gemäß einer komfortablen Gestaltung des Außenspiegels ist dessen Spiegelfläche so beschaffen, dass aus der Fahrerposition ein Nahbereich des Verkehrsgeschehens in einem erweiterten Blickwinkel sichtbar ist, solange der Außenspiegel ausgeklappt ist. Bei eingeklapptem Außenspiegel bildet hier die Kamera den Nahbereich in dem erweiterten Blickwinkel ab, um das indirekte Sichtfeld des Fahrers auch in diesem Betriebsmodus entsprechend zu vergrößern und dem Fahrer so eine in beiden Modi konsistente Entfernungseinschätzung zu erlauben.
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Als Alternative zu einer eingeklappten Grundstellung des Außenspiegels ist an eine Konfigurationsvariante zu denken, in welcher der Spiegel erst bei Überschreitung einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit automatisch einklappt und erneut ausklappt, sobald das Fahrzeug seine Fahrt wieder verlangsamt. Auch so wird der Fahrer von der manuellen Steuerung des Außenspiegels entbunden und nicht vom Verkehrsgeschehen abgelenkt. Zugleich wird die Geometrie des Fahrzeugs dessen mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmendem Luftwiderstand automatisch angepasst, indem die dem Fahrtwind bei höherer Geschwindigkeit entgegen gesetzte Stirnfläche durch das Einklappen des Spiegels reduziert wird. In Phasen geringerer Geschwindigkeit – etwa im Stadtverkehr –, wenn die Fahrzeuggeometrie den Kraftstoffverbrauch nur unmaßgeblich beeinflusst, verzichtet dieser Ansatz hingegen auf den Betrieb elektrisch aktiver Bauteile im Außenspiegel und greift stattdessen auf die konventionelle Spiegelung zurück.
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Der Aerodynamik wie auch der ästhetischen Anmutung des Fahrzeugs kommt es zugute, wenn der Formfaktor des Spiegels so angepasst ist, dass dessen Rückfläche sich im eingeklappten Zustand an die Seitenfläche des Fahrzeugs anschmiegt. Verwirbelungen der am Fahrzeug entlang strömenden Luftmasse zwischen Spiegel und Fahrzeug lassen sich durch eine solchermaßen abgestimmte Formgebung weitgehend vermeiden.
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Denkbar ist ebenfalls eine Ausführungsform, bei welcher eine – im Spiegel oder im Fahrzeuginnenraum verbaute – bildgebende Einheit das Verkehrsgeschehen auf die zwischen der Fahrerposition und dem Außenspiegel befindliche Seitenscheibe des Fahrzeugs projiziert, solange der Außenspiegel eingeklappt ist. Die Integration einer derartigen etwa von Head-up-Displays (HUDs) bekannten Technologie erlaubt es, die Seitenscheibe in Richtung des Außenspiegels gleichsam als Monitorfläche zu nutzen, wodurch die Notwendigkeit einer getrennten Anzeigefläche entfällt. Auch hier bleibt zudem die gewohnte Blickrichtung des Fahrers beim Beobachten des rückwärtigen Verkehrsgeschehens erhalten: Bei ausgeklapptem Spiegel erblickt der Fahrer in diesem Fall das in der Spiegelfläche reflektierte Spiegelbild, bei eingeklapptem Spiegel die perspektivisch entsprechende Projektion des Verkehrsgeschehens.
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In einer einfacheren Variante lässt sich das von der Kamera gelieferte Bildsignal mittels eines herkömmlichen Bordrechners (on-board computer system, OCS) des Fahrzeugs wiedergeben, wie er auch zur Überwachung und Anzeige von Betriebs- und Umgebungszuständen sowie zur Navigation des Fahrzeugs dient. Eine zu diesem Zweck mitunter bereits vorhandene Anzeigematrix im Kombiinstrument, in der Mittelkonsole oder auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs kann so zugleich zum Beobachten des Verkehrsgeschehens dienen, was einen zusätzlich vorgesehenen Bildschirm oder Projektor entbehrlich macht.
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Ferner ist an eine Ausgestaltung zu denken, bei welcher der Außenspiegel automatisch eingeklappt und das von der Kamera gelieferte Bild vergrößert wiedergegeben wird, solange sich das Fahrzeug im Rückwärtsgang befindet. Die optisch oder elektronisch herbeigeführte Vergrößerung kann dem Fahrer in diesem Nutzungsszenario das Einparken beträchtlich erleichtern. Insbesondere begünstigt der höhere Detailgrad der Darstellung eine Unterscheidung zwischen nachgiebigen Hindernissen wie hohem Gras oder Gestrüpp und unnachgiebigen Hindernissen wie Zäunen oder Pfosten, welche herkömmliche Parksensoren in der Regel nicht vorzunehmen vermögen.
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Schließlich empfiehlt sich eine Konfiguration des Kraftfahrzeuges, in welcher der Außenspiegel in Richtung eines Hinterrades des Kraftfahrzeuges abgesenkt wird, sobald dessen Rückwärtsgang eingelegt wird. Eine derartige Bordsteinposition erlaubt dem Fahrer während des Rangier- oder Einparkvorgangs die Beobachtung von Felge und Reifen des Hinterrades, um ein unbeabsichtigtes Verkratzen der Felge an einem etwaigen Bordstein oder anderen bodennahen Hindernissen zu vermeiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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1 ist eine erste perspektivische Ansicht eines Außenspiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine zweite perspektivische Ansicht des Außenspiegels der 1.
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3 ist die schematische Draufsicht eines mit dem Außenspiegel der 1 und 2 ausgerüsteten Fahrzeugs.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die lediglich in der Perspektive des Betrachters variierenden 1 und 2 illustrieren in ihrer Zusammenschau den grundlegenden Aufbau eines vorgeschlagenen Außenspiegels 10, der zur Befestigung in einem vorgesehenen Bereich an der Seitenfläche eines Kraftfahrzeuges vorgesehen und diesbezüglich aus- und einklappbar ausgeführt ist. Wie die Abbildungen erkennen lassen, umfasst der Außenspiegel 10 einen Spiegelkörper 13, auf dessen Längsseite 14 eine Spiegelfläche 11 angeordnet ist. Besagte Spiegelfläche 11 ist dabei in herkömmlicher Weise so an dem Außenspiegel 10 ausgerichtet, dass sie bei Betrachtung aus der Fahrerposition des Kraftfahrzeuges das rückwärtige Verkehrsgeschehen zeigt, solange der Außenspiegel 10 ausgeklappt ist. Die Spiegelfläche 11 ist zudem so beschaffen, dass in dieser Stellung des Außenspiegels 10 aus der Fahrerposition ein Nahbereich des Verkehrsgeschehens 30 in einem erweiterten Blickwinkel sichtbar ist.
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Zum Beobachten des rückwärtigen Verkehrsgeschehens dient dem Fahrer neben der konventionellen Spiegelfläche 11 auch eine zusätzlich auf der Stirnseite 15 des Spiegelkörpers 13 angeordnete Kamera 12. Auch eine andere Position der Kamera 12 an dem Außenspiegel 10 ist hierbei grundsätzlich denkbar, solange sie nur derart ausgerichtet ist, dass sie das rückwärtige Verkehrsgeschehen im Wesentlichen erfassen kann, solange der Außenspiegel 10 eingeklappt ist. Die Kamera 12 ist – der Beschaffenheit der Spiegelfläche 11 entsprechend – so konfiguriert, dass sie auch in dieser Stellung des Außenspiegels 10 den Nahbereich des Verkehrsgeschehens 30 in einem vergrößerten Maßstab abbildet.
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Zusätzlich zu der Kamera 12 beherbergt der Außenspiegel 10 weitere elektronische Komponenten wie einen – abbildungsgemäß durch den Spiegelkörper 13 verdeckten – Verschmutzungssensor, der im Falle übermäßiger Verschmutzung der Kamera 12 deren Abschaltung sowie ein Ausklappen des Außenspiegels 10 veranlasst, um dem Fahrer stattdessen die Nutzung der gewöhnlichen Spiegelfläche 11 zu ermöglichen. Der Verschmutzungssensor umfasst hierzu einen an der optischen Linse der Kamera 12 angeordneten Messfühler mit einer auf die Linse aufgebrachten optischen Faser zum Messen der Intensitätsschwächung von durch die Faser geleitetem Licht. Eine alternative Ausführungsform bedient sich hingegen eines softwaretechnischen Ansatzes, bei welchem das von der Kamera 12 gelieferte Bildsignal als solches auf Anzeichen einer degradierten Bildqualität ausgewertet wird. Ein geeignetes Steuergerät kann zudem gewährleisten, dass auch bei einem anderweitigen Versagen der Kamera 12 der Außenspiegel 10 umgehend ausklappt.
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Um den Verwendungszweck der Kamera 12 zu verdeutlichen, zeigt 3 anhand einer vereinfachten Draufsicht ein vollständiges Kraftfahrzeug 20, welches an seiner linken Außenfläche 21 den Außenspiegel 10 gemäß der 1 und 2 trägt. Es versteht sich, dass zusätzlich oder stattdessen die gegenüberliegende rechte Außenfläche des Kraftfahrzeuges 20 mit einem korrespondierenden rechten Außenspiegel versehen werden kann.
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3 stellt den Außenspiegel 21 nunmehr in seiner bezüglich des Kraftfahrzeuges 20 eingeklappten Stellung dar, welche dem Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges 20 entspricht. In dieser Stellung schmiegt sich die der Spiegelfläche 11 abgewandte Rückfläche 16 des Außenspiegels 10 der den Außenspiegel 10 tragenden Seitenfläche des Kraftfahrzeuges 20 im Wesentlichen formschlüssig an. Es versteht sich gleichwohl, dass dem Fachmann eine andere konstruktive Formgebung des Außenspiegels 10 offen steht, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Auch hinsichtlich der Wiedergabe des von der Kamera 12 aufgenommenen Verkehrsgeschehens 30 eröffnen sich zahlreiche Alternativen. So kann der Außenspiegel 10 selbst eine bildgebende Einheit umfassen, die elektronisch mit der Kamera 12 verbunden ist. Die Spiegelfläche 11 ist in diesem Fall teiltransparent auszuführen und dient zugleich als Rückprojektionsfläche für das von der bildgebenden Einheit projizierte Verkehrsgeschehen 30, solange der Außenspiegel 10 eingeklappt ist. Das Kraftfahrzeug 20 mag indes auch so angepasst sein, dass die in geeigneter Weise angeordnete bildgebende Einheit das Verkehrsgeschehen 30 auf die zwischen der Fahrerposition und dem Außenspiegel 10 befindliche Seitenscheibe 22 des Kraftfahrzeuges 20 projiziert oder das Bildsignal schlicht über einen im Fahrzeuginnenraum verbauten Bordrechner wiedergibt. In jedem Fall sollte die Wiedergabe aus der Fahrerposition unproblematisch erkennbar sein und dem Fahrer somit die Beobachtung des rückwärtigen Verkehrsgeschehens 30 auch bei eingeklapptem Außenspiegel 10 erlauben.
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Eine Reihe zeichnerisch nicht dargestellter Funktionen sind zwar nicht als erfindungswesentlich anzusehen, können als fakultative Merkmale des diskutierten Außenspiegels 10 selbigen jedoch weiter aufwerten. So ist das Kraftfahrzeug 20 in einer alternativen Ausführungsform so konfiguriert, dass der Außenspiegel 10 einklappt, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 20 einen ersten Grenzwert überschreitet, und wieder ausklappt, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen zweiten Grenzwert unterschreitet. Der erste und zweite Grenzwert können dabei übereinstimmen oder zur bewussten Erzielung einer Schalthysterese voneinander abweichen, wie es in der Fahrzeugtechnik etwa bei ausfahrbaren Heckspoilern praktiziert wird.
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Auch eröffnen die elektronische Verarbeitung und Wiedergabe des von der Kamera 12 gelieferten Bildes vielfältige Integrationsmöglichkeiten mit unterschiedlichsten Assistenzsystemen des Fahrzeuges. So mag der Außenspiegel 10 automatisch eingeklappt und das von der Kamera 12 gelieferte Bild im Sinne einer automatischen „Zoom“-Funktion vergrößert wiedergegeben werden, solange sich das Fahrzeug im Rückwärtsgang befindet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Außenspiegel in Richtung eines Hinterrades des Kraftfahrzeuges abgesenkt, sobald der Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuges eingelegt wird. Die Wiedergabe des Kamerabildes kann auch mit weiteren Informationen über Betriebs- und Umgebungszustände des Fahrzeuges, insbesondere über das rückwärtige Verkehrsgeschehen 30, angereichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012003561 A1 [0003]
- DE 102011085579 A1 [0004]
