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Die Erfindung betrifft eine Kameraarmvorrichtung für ein Spiegelersatzsystem eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Kraftfahrzeug, das eine solche Kameraarmvorrichtung in einem Spiegelersatzsystem aufweist.
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Bei Kraftfahrzeugen gibt es gesetzliche Vorgaben, wonach ein Fahrer des Kraftfahrzeuges jederzeit Sichtfelder einsehen können muss, die er mit den Augen nicht direkt überblicken kann, weil sie in einem indirekten Bereich liegen. Hierfür verfügen Kraftfahrzeuge klassischerweise über Rückspiegel, um beispielsweise die Sicht nach hinten zu gewährleisten.
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Solche Rückspiegel sind unter anderem auch im Außenbereich des Kraftfahrzeuges angebracht und weisen, beispielsweise bei Nutzfahrzeugen, relativ große Dimensionen auf. Dadurch entsteht ein großer Windwiderstand, was sich ungünstig auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges auswirkt. Außerdem kann die Sicht nach hinten durch äußere Einflüsse wie Regen und Schmutz an Seitenscheiben des Kraftfahrzeuges und den Rückspiegeln beeinträchtigt werden. Zusätzlich ist das klassische Spiegelprinzip nicht geeignet, intelligente Funktionen auszuführen.
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Daher werden Spiegeleinrichtungen an Kraftfahrzeugen wie beispielsweise die Rückspiegel zunehmend durch Kamera-Monitor-Systeme als Spiegelersatzsysteme ersetzt beziehungsweise ergänzt, wobei eine außen an dem Kraftfahrzeug angebrachte Kamera ein Bild von einem Umfeld des Kraftfahrzeuges aufnimmt und das Bild auf einen Monitor, der beispielsweise im Innenraum des Kraftfahrzeuges angebracht sein kann, für den Fahrer einsehbar darstellt.
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Um demgemäß klassische Rückspiegel durch digitale Spiegelersatzsysteme zu ersetzen, ist es nötig, außen an dem Kraftfahrzeug Kameras anzubringen, welche beispielsweise an einer Fahrzeugkabine eines Nutzfahrzeuges befestigt werden müssen. Da die Kameras außen am Kraftfahrzeug befestigt sind, besteht beständig die Gefahr der Kollision mit Hindernissen in der Umgebung beziehungsweise mit anderen Verkehrsteilnehmern.
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DE 10 2018 205 848 B3 offenbart eine Kameraarmvorrichtung für ein Spiegelersatzsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Auslegerelement, das wenigstens eine Kamera des Spiegelersatzsystems aufweist und einem Gehäuse, das mit einem Endabschnitt des Auslegerelements zum Halten des Auslegerelements zusammenwirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kameraarmvorrichtung für ein Spiegelersatzsystem eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, das unterschiedlichsten Krafteinwirkungen von außen ausweichen kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kameraarmvorrichtung für ein Spiegelersatzsystem eines Kraftfahrzeuges mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.
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Ein Kraftfahrzeug, das ein Kamera-Monitor-System als Spiegelersatzsystem aufweist, welches eine solche Kameraarmvorrichtung umfasst, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Kameraarmvorrichtung für ein Spiegelersatzsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, weist ein Befestigungselement zum lagefesten Befestigen der Kameraarmvorrichtung an dem Kraftfahrzeug und ein Auslegerelement, das wenigstens eine Kamera des Spiegelersatzsystems aufweist, auf. Das Auslegerelement weist einen biegsamen Hohlkörperbereich auf, der ein Hohlkörpervolumen definiert. Das Befestigungselement weist einen mit dem Hohlkörpervolumen in Fluidverbindung stehenden Medienspeicher zum Speichern eines Fluidmediums auf. Ein Fluidmedium ist zum vollständigen Ausfüllen des Hohlkörpervolumens vorgesehen.
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Vorzugsweise ist der biegsame Hohlkörperbereich durch eine biegsame Membran definiert.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Hohlkörperbereich in einem ersten Betriebszustand, in dem das Hohlkörpervolumen vollständig mit dem Fluidmedium ausgefüllt ist, im Wesentlichen in einem 90°-Winkel zu dem Gravitationsvektor angeordnet, wobei der Hohlkörperbereich in einem zweiten Betriebszustand, in dem das Hohlkörpervolumen im Wesentlichen frei von Fluidmedium ist, dem Gravitationsvektor folgend relativ zu dem Befestigungselement nach unten abgebogen angeordnet ist.
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Bei der Kameraarmvorrichtung ist das Auslegerelement demgemäß relativ zu dem Befestigungselement erschlaffbar ausgebildet, so dass sich eine Schutzfunktion gegen mechanische Einwirkungen in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ergibt. Die wenigstens eine Kamera des Spiegelersatzsystems wird in einer Gefährdungssituation durch mechanische Belastungen wie Kräfte, Stöße oder Schocks, die bei einer Kollision auftreten können, aus der Arbeitsstellung, dem ersten Betriebszustand, bewegt, so dass ein Schaden verhindert werden kann.
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Der erste Betriebszustand ist somit der Betriebszustand, in dem die Kamera des Spiegelersatzsystemes zum Aufnehmen von Bildern aus dem Umfeld des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, während der zweite Betriebszustand die Schutzposition definiert, in der sich das Auslegerelement befindet, wenn für die Kameraarmvorrichtung die Gefahr besteht, mit einem Hindernis zu kollidieren.
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Vorzugsweise kann der Hohlkörperbereich zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand durch unterschiedliche Füllzustände mit dem Fluidmedium eine kontinuierliche Vielfalt von Betriebszuständen mit einem Winkel α < 90° zu dem Gravitationsvektor einnehmen.
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Das Hohlkörpervolumen kann demgemäß verschieden stark mit dem Fluidmedium befüllt werden, um so unterschiedliche Erschlaffungszustände relativ zu dem ersten Betriebszustand zu erreichen. Dadurch ist es möglich, dass die Kameraarmvorrichtung in verschiedenste Richtungen ausweichen und so gegen mechanische Einwirkungen aus verschiedenen Richtungen eine Schutzfunktion bereitgestellt werden kann. Das Ausweichen erfolgt nicht auf einer gezwungenen Bahn, sondern kann individuell erfolgen, wodurch eine hohe Flexibilität bei der Schadensvermeidung erzielt werden kann.
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Vorzugsweise ist das Fluidmedium durch ein gelartiges Medium gebildet. Es ist jedoch auch denkbar, ein Medium zu verwenden, welches sich durch eine physische Einwirkung wie beispielsweise einen Aufprall verflüssigt und sich in Ruhe wieder verfestigt. Beispielsweise können hierzu thixotrope Fluide verwendet werden.
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Vorzugsweise weist der Medienspeicher im Wesentlichen das gleiche Volumen auf wie das Hohlkörpervolumen. Dadurch kann der Medienspeicher das Fluidmedium vollständig aufnehmen und so das Hohlkörpervolumen vollständig entleert werden.
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Vorzugsweise ist eine Fördereinrichtung zum Fördern des Fluidmediums zwischen dem Medienspeicher und dem Hohlkörpervolumen vorgesehen. Dadurch ist es möglich, das Fluidmedium gezielt in das Hohlkörpervolumen einzubringen, um so den gewünschten Betriebszustand zu erreichen.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Auslegerelement so auszubilden, dass das Fluidmedium nicht aktiv zwischen Medienspeicher und Hohlkörpervolumen gefördert wird, sondern durch eine erzwungene Bewegung bei beispielsweise einer Kollision aus dem Hohlkörpervolumen in den Medienspeicher gedrückt wird.
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Vorteilhaft weist das Auslegerelement an einem von dem Befestigungselement abgewandten Ende einen Kopfbereich auf, in dem die wenigstens eine Kamera aufgenommen ist.
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Vorteilhaft ist der Kopfbereich dauerhaft mit einem dämpfenden Medium, insbesondere mit einem Gummimaterial, gefüllt. Durch die dämpfenden Eigenschaften des Kopfbereiches kann so ein zusätzlicher Schutz der wenigstens einen Kamera und weiterer Elektronikeinheiten, die eventuell in dem Kopfbereich untergebracht sind, erzielt werden.
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Zusätzlich kann vorteilhaft an einer Fahrzeugfläche des Kraftfahrzeuges, an der das Befestigungselement angebracht ist, eine stoßdämpfende Fläche vorgesehen sein, um einen Aufprall abzufedern, wenn das Auslegerelement bzw. der Hohlkörperbereich soweit erschlafft, dass der Kopfbereich an die Fahrzeugfläche anstößt.
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Vorteilhaft ist eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Füllstandes des Hohlkörpervolumens mit dem Füllmedium vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung insbesondere wenigstens einen Sensor zum Erfassen eines potentiellen Hindernisses aufweist.
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Dadurch ist es möglich, einen bevorstehenden Aufprall schon im Vorhinein erkennen zu können, und den Füllzustand des Hohlkörperbereiches entsprechend so anzupassen, dass es nicht zur Kollision mit dem Hindernis kommt.
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Insgesamt kann sich demgemäß das vorzugsweise gelartige Fluidmedium zwischen Medienspeicher und dem Hohlkörpervolumen hin- und herbewegen, wobei sich je nach Füllzustand des Hohlkörpervolumens der Betriebszustand des Auslegerelements ändert. Diese Veränderung kann beispielsweise durch Sensoren gesteuert werden, wenn beispielsweise Näherungssensoren ein Ausweichmanöver veranlassen. Ist das Hohlkörpervolumen vollständig befüllt, ist das Auslegerelement versteift und die Kamera bzw. Sensoren befinden sich in der gewünschten Arbeitsstellung, dem ersten Betriebszustand. Ein entleertes Hohlkörpervolumen sorgt für ein Erschlaffen des Hohlkörperbereichs, wodurch sich das Auslegerelement dem Kraftfahrzeug annähert und unempfindlicher wird gegenüber äußeren Einwirkungen.
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Ein vorteilhaftes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, weist ein Kamera-Monitor-System als Spiegelersatzsystem auf, welches wenigstens eine Kamera aufweist, die an dem Kraftfahrzeug mittels einer oben beschriebenen Kameravorrichtung befestigt ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges, nämlich eines LKWs, mit einem Kamera-Monitor-System, welches eine Kameraarmvorrichtung mit einer daran befestigten Kamera aufweist;
- 2 eine Schnittansicht von oben auf die Kameraarmvorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung und in einem ersten Betriebszustand; und
- 3 eine relativ zu der Schnittansicht aus 2 um 90° gedrehte Schnittansicht auf die Kameravorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung und in einem zweiten Betriebszustand.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 10, nämlich eines Nutzfahrzeuges 12 in Form eines LKW, das eine Zugmaschine 14 und einen Anhänger 16 aufweist. In der Zugmaschine 14 ist eine Fahrerkabine 18 angeordnet, in der sich im Betrieb des Kraftfahrzeuges 10 normalerweise der Fahrer befindet, der im Betrieb des Kraftfahrzeuges 10 das Umfeld 20 möglichst weitgehend einsehen können sollte. Insbesondere muss er Sichtbereiche erfassen können, die gesetzlich vorgeschrieben sind.
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Um dies zu ermöglichen, sind einerseits Außenspiegel 22 an der Zugmaschine 14 angeordnet, mithilfe derer der Fahrer das Umfeld 20 nach hinten, d.h. in Richtung auf den Anhänger 16, überblicken kann. Zusätzlich weist das Kraftfahrzeug 10 ein Kamera-Monitor-System 24 auf, das als Spiegelersatzsystem 26 ausgebildet ist und somit gesetzlich vorgeschriebene Spiegel an der Zugmaschine 14 ersetzen kann.
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Das Spiegelersatzsystem 26 weist hierzu eine Kameraarmvorrichtung 28 auf, die an der Zugmaschine 14 außerhalb der Fahrerkabine 18 angebracht ist, und die eine Kamera 30 aufweist, welche Bilder von dem Umfeld 20 des Kraftfahrzeuges 10 aufnimmt und an einen Monitor 32 weitergibt, der im Inneren der Fahrerkabine 18 so angeordnet ist, dass ein Fahrer, der sich in der Fahrerkabine 18 befindet, die Bilder der Kamera 30 direkt sehen kann.
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Die Befestigung der Kamera 30 erfolgt demgemäß über die Kameraarmvorrichtung 28 an der Fahrerkabine 18, wobei die Kameraarmvorrichtung 28 zum einen die Funktion der Halterung und Positionierung der Kamera 30 und zusätzlicher Sensoren erfüllen soll, und zum anderen eine Schutzfunktion dieser Elemente gegen äußere Umwelteinflüsse wie beispielsweise Kollisionen beinhaltet.
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Eine dieser Schutzfunktionen betrifft den Schutz gegen mechanische Einwirkungen wie Kräfte aus horizontaler Richtung von vorne und von hinten und weiter mechanische Stoß- und Schockbelastungen aus allen horizontalen Richtungen, d.h. von vorne, von hinten und von der Seite.
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2 zeigt die Kameraarmvorrichtung 28 aus 1 in einer vergrößerten Darstellung in einer Schnittansicht von oben und in einem ersten Betriebszustand B1.
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Wie aus 2 hervorgeht, weist die Kameraarmvorrichtung ein Befestigungselement 34 und ein Auslegerelement 36 auf. Das Befestigungselement 34 dient dabei dazu, die Kameraarmvorrichtung 28 lagefest an einer Befestigungsfläche 38 des Kraftfahrzeuges 10 zu befestigen. An dem Auslegerelement 36 ist wenigstens eine Kamera 30 des Spiegelersatzsystems 26 sowie eventuell weitere Sensoren und sonstige Elektronik angeordnet. Das Auslegerelement 36 ist an dem Befestigungselement 34 befestigt, und zwar derart, dass es, wenn die Gefahr besteht, dass das Kraftfahrzeug 10 im Bereich der Kameraarmvorrichtung 28 auf ein Hindernis stoßen könnte, erschlafft. Im erschlafften Zustand nimmt das Auslegerelement 36 dabei den zweiten Betriebszustand B2, gezeigt in 3, ein.
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Das Erschlaffen des Auslegerelementes 36 kann deshalb erfolgen, weil das Auslegerelement einen biegsamen Hohlkörperbereich 40 aufweist, der ein Hohlkörpervolumen 42 definiert. In dem in 2 gezeigten ersten Betriebszustand B1 ist dieses Hohlkörpervolumen 42 vollständig mit einem Fluidmedium 44, das beispielsweise ein gelartiges Medium 46 sein kann, befüllt. Das Hohlkörpervolumen 42 wird durch eine Membran 48 gebildet, die flexibel und insbesondere biegsam ist. Wird das Fluidmedium 44 somit aus dem Hohlkörpervolumen 42 entfernt, erschlafft die Membran 48.
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Der erste Betriebszustand
B1 definiert die Arbeitsstellung der Kameraarmvorrichtung
28, bei der der Hohlkörperbereich
40 durch Füllung mit dem Fluidmedium
44 so sehr versteift ist, dass das Auslegerelement im Wesentlichen in einem 90°-Winkel zu dem Gravitationsvektor
angeordnet ist.
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Wird das Fluidmedium
44 nach und nach aus dem Hohlkörperbereich
40 entfernt, neigt sich der Hohlkörperbereich
40 immer weiter dem Gravitationsvektor
folgend nach unten, bis er den zweiten Betriebszustand
B2 erreicht hat, nämlich dann, wenn das Hohlkörpervolumen
42 vollständig von dem Fluidmedium
44 befreit ist. Zwischen dem ersten Betriebszustand
B1 und dem zweiten Betriebszustand
B2, die beide Endpositionen darstellen, kann durch verschiedene Füllzustände mit dem Fluidmedium
44 der Hohlkörperbereich
40 eine kontinuierliche Vielzahl von Betriebszuständen einnehmen, die allesamt in einem Winkelintervall mit 5° < α < 90° zu dem Gravitationsvektor
liegen. Damit das Fluidmedium
44 vollständig aus dem Hohlkörpervolumen
42 entfernt werden kann, ist das Befestigungselement
34 so ausgebildet, dass es einen Medienspeicher
50 aufweist, in dem das Fluidmedium
44 aus dem Hohlkörpervolumen
42 vollständig aufgenommen werden kann. Dazu entspricht das Volumen
52 des Medienspeichers
50 im Wesentlichen dem Hohlkörpervolumen
42. Damit das Fluidmedium
44 kontinuierlich zwischen dem Medienspeicher
50 und dem Hohlkörpervolumen
42 hin- und herbewegen kann, steht der Medienspeicher
60 in Fluidverbindung mit dem Hohlkörpervolumen
42.
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Die Bewegung des Fluidmediums 44 zwischen dem Medienspeicher 50 und dem Hohlkörpervolumen 42 kann aktiv über beispielsweise eine Fördereinrichtung 54 bewirkt werden, es ist jedoch auch möglich, dass das Fluidmedium 44 sich erst im Falle eines Aufpralls auf ein Hindernis durch den dadurch entstehenden Überdruck in dem Hohlkörpervolumen 42 von dem Hohlkörpervolumen 42 in den Medienspeicher 50 bewegt und dadurch ein Erschlaffen des Hohlkörperbereichs 40 induziert.
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Das Auslegerelement 36 weist an einem Ende 56, welches von dem Befestigungselement 34 abgewandt angeordnet ist, einen Kopfbereich 58 auf. In diesem Kopfbereich 58 sind die Kamera 30 und evtl. weitere Sensoren bzw. Elektronik untergebracht. Um diese Elemente sicher zu stützen, ist der Kopfbereich 48 dauerhaft mit einem dämpfenden Medium 60, beispielsweise mit einem Gummimaterial, gefüllt.
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In dem Kopfbereich 58 können beispielsweise auch Näherungssensoren 62 angeordnet sein, die erfassen, ob sich die Kameraarmvorrichtung 28 auf Kollisionskurs mit einem Hindernis befindet und daher ein Ausweichmanöver des Hohlkörperbereichs 40 nötig ist. Vorteilhaft ist hierzu eine Steuereinrichtung 64 an der Kameraarmvorrichtung vorgesehen, die basierend auf Signalen dieser Näherungssensoren 62 den Füllzustand des Hohlkörpervolumens 42 mit dem Füllmedium 44 anpassen kann.
