DE1152627B

DE1152627B - Anordnung zum automatischen Ausloesen von Steuerfunktionen in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE1152627B
Application number: DEB49157A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Beisse
Original assignee: KLAUS PETER BEISSE
Current assignee: KLAUS PETER BEISSE
Priority date: 1958-06-04
Filing date: 1958-06-04
Publication date: 1963-08-08
Also published as: DE1152627C2

Description

Anordnung zum automatischen Auslösen von Steuerfunktionen in einem Fahrzeug In den letzten Jahren hat die Zahl der Unfälle im Straßenverkehr derart zugenommen, daß es notwendig erscheint, die durch menschliche Unzulänglichkeit verursachten Verkehrsunfälle durch Einrichtungen, welche automatische Steuerfunktionen ausführen, zu vermindern. Eine große Anzahl von Verkehrsunfällen wird durch die langsame menschliche Reaktionszeit, die sogenannte Schrecksekunde, verursacht, durch weiche der Halteweg eines Fahrzeuges, insbesondere bei großen Geschwindigkeiten, stark vergrößert wird.
Es wurden bereits Versuche unternommen, den durch die menschliche Unzulänglichkeit verursachten Reaktionsweg zu Null zu machen, indem man in ein Kraftfahrzeug ein Radargerät einbaute, welches bei Auftauchen eines Hindernisses im Fahrweg des Fahrzeuges die automatische Bremsung des Fahrzeuges veranlaßt. Eine derartige Radaranordnung ist jedoch sehr teuer, so daß sie für den serienmäßigen Einbau in Kraftfahrzeuge nicht in Frage kommt. Die von dem Radargerät ausgesandten elektromagnetischen Wellen haben eine so große Wellenlänge, daß die Bündelung dieser Strahlen - das Radargerät muß einen scharf gebündelten Strahl erzeugen, der keine seitlich der Straße liegenden Hindernisse auffaßt -nur durch relativ große Antennenanordnungen erzeugt werden kann. Da die Auslösung der Bremsung davon abhängig gemacht werden muß, welchen Abstand das Hindernis vom Fahrzeug hat und mit welcher Geschwindigkeit das Fahrzeug fährt, müssen komplizierte elektronische Einrichtungen vorgesehen sein, die das Radargerät entfernungsempfindlich machen.
Zweck der Erfindung ist es, zur Verminderung der Unfallwahrscheinlichkeit eine Anordnung zu schaffen, die in einem Fahrzeug Steuerfunktionen automatisch auslöst und wesentlich einfacher und billiger herzustellen ist als die hierzu bisher benutzten Radargeräte.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen Auslösen von Steuerfunktionen in einem Fahrzeug. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fahrzeug ein in Fahrtrichtung gerichtetes Objektiv für Lichtwellen vorgesehen ist, dessen Brennweite derart bemessen ist, daß es einen begrenzten Entfernungsbereich scharf bezeichnet, daß Mittel zum elektrischen oder optischen Abtasten des vom Objektiv gezeichneten Bildes vorgesehen sind und daß die Abtastsignale - bei optischer Abtastung die in elektrische Signale umgewandelten Abtastsignale -gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung zur Auslösung der Steuerfunktionen ausgenutzt werden. Da- bei wird die Bildweite des Objektivs und damit der Entfernungsbereich, in welchem das Objektiv scharf zeichnet, derart in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verändert, daß der Abstand des Objektivs zum Beginn des Tiefenschärfebereiches bei jeder Geschwindigkeit etwa dem Bremsweg entspricht.
Zunächst soll die Wirkungsweise des gemäß der Erfindung im Fahrzeug angeordneten Objektivs beschrieben werden. Objektive großer Brennweite zeichnen bekanntlich nur in einem begrenzten Entfernungsbereich um die eingestellte Gegenstandsebene herum scharf. Auf der Abbildungsebene des Objektivs werden nur Bilder von Objekten dargestellt, die sich im Tiefenschärfebereich befinden. In den übrigen unscharfen Entfernungsbereichen befindliche Objekte ergeben auf der Abbildungsfläche des Objektivs kein Bild, sondern nur eine einheitlich graue Fläche. Vorzugsweise wird bei der Erfindung, insbesondere wenn sie für Straßenfahrzeuge Verwendung finden soll, ein Objektiv benutzt, dessen Bildweite und damit dessen Tiefenschärfebereich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbar ist, und zwar soll diese Veränderung derart erfolgen, daß der Abstand des Objektivs zum Beginn des Tiefenschärfebereiches bei jeder Geschwindigkeit etwa dem jeweiligen Bremsweg entspricht. Diese Verhältnisse sind in der Fig. 1 schematisch dargestellt, und zwar für einen Kraftwagen 1, der sich mit 100, 50 und 20 km/h bewegen soll. Mit 2 ist jeweils der Sichtbereich des Objektivs bezeichnet.
Die Tiefenschärfebereiche innerhalb der Keulen 2 sind durch Schraffur gekennzeichnet. Die im Objektiv eingestellte Gegenstandsebene ist durch die senkrechten Linien 3 kenntlich gemacht. In die Fig. 1 sind außerdem Bremswege eingezeichnet, die der maximalen Entfernung des Tiefenschärfebereiches vom Kraftwagen 1 entsprechen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung soll nachstehend an Hand der Fig. 2 näher erläutert werden. Mit 4 ist das Objektiv bezeichnet, dessen Bildweite in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verändert werden kann. Die Veränderung der Bildweite geschieht mittels eines in der Zeichnung in seinen Einzelheiten nicht dargestellten Getriebes 5, welches zweckmäßig über die Tachometerwelle 6 gesteuert wird. Die Einstellung des Objektivs ändert sich also in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Die Abbildungsfläche dieses Objektivs ist mit 7 bezeichnet. Das durch das Objektiv in der Abbildungsfläche 7 gezeichnete Bild braucht nicht gänzlich ausgenutzt zu werden. Es genügt zur Auswertung ein schlitzförmiger Ausschnitt des Bildes. Hierzu ist in der Abbildungsfläche 7 eine Blende mit einem Querschlitz 8 vorgesehen. Vor dieser Schlitzblende 8 bewegt sich eine Blendenscheibe 9. Diese kann entweder eine rotierende kreisförmige Scheibe mit so viel Lochblenden sein, daß sich immer eine Lochblende in der Abtastscheibe 9 vor der Schlitzblende 8 befindet. An Stelle einer rotierenden Lochscheibe kann auch eine hin und her pendelnde, vorzugsweise kreissektorförmige Blendenscheibe vorgesehen sein.
Hinter der Blende 8 ist eine Fotozelle 10 vorgesehen, die die Aufgabe hat, über eine Lochblende der Blendenscheibe9 und die Schlitzblende 8 hindurchgelassenen Lichtsignale in elektrische Signale umzuwandeln. In der Blende 8 erscheinen aber nur dann Lichtsignale, wenn sich im Tiefenschärfebereich des Objektivs Hindernisse, z. B. ein Fahrzeug, ein Fußgänger oder, wenn sich das Fahrzeug vor einer Kurve befindet, Telegraphenmasten oder Randsteine, befinden. Liegen die Hindernisse im Unschärfe bereich des Objektivs, dann erscheinen in der Abbildungsebene keine Konturen, sondern nur eine einheitlich graue Fläche, die bei der Abtastung in der Fotozelle 10 keine Signale auslöst. Da es bei der Abbildung nur darauf ankommt, daß Hindernisse überhaupt aufgezeichnet werden, kann das Objektiv 4 ohne weiteres verzerrt zeichnen. Da das Objektiv 4 außerdem wegen der geringen notwendigen Abbildungsqualität nicht vergütet sein muß, lassen sich die Kosten für das Objektiv äußerst niedrig halten.
Die von der Fotozelle aufgenommenen elektrischen Signale werden dem Eingang eines Wechselstromverstärkers 11, der auf die Abtastfrequenz abgestimmt ist, zugeführt. Vorzugsweise ist die Fotozelle über ein RC-Glied an den Eingang angekoppelt, welches derart dimensioniert ist, daß die elektrischen Signale differenziert werden, wodurch ein besseres Ansprechen des Verstärkers bewirkt wird. Der Verstärker 11 kann relativ einfach aufgebaut sein. In einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde ein zweistufiger Verstärker benutzt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 11 wird den hintereinandergeschalteten Erregerwicklungen zweier Relais 12 und 13 zugeführt. Die Relais 12 und 13 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß sie bei unterschiedlichen Erregerströmen ansprechen; so kann z. B. das eine Relais bereits ansprechen, wenn sich im Übergangsbereich vom Unschärfebereich zum Tiefenschärfebereich ein Hindernis befindet, und das andere erst, wenn das Hindernis wei- ter in den Tiefenschärfebereich eingewandert ist.
Zweck des bei geringem Erregerstrom ansprechenden Relais 13 ist es, eine Drosselung des Antriebsmotors des Fahrzeuges auszulösen. Bei durch Verbrennungsmotore angetriebenen Fahrzeugen geschieht dies zweckmäßig durch Regelung eines Ventils in der Vergaser- oder Treibstoflizuleitung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Drosselung durch ein Ventil in der Vergaserleitung vorausgesetzt. Die Kontakte des Relais 13 liegen zusammen mit einer Erregerwicklung 14 zur Steuerung eines Ventils 15 im Stromkreis der Wagenbatterie 16, die gleichzeitig zur Gleichspannungsversorgung für den Verstärker 11 ausgenutzt ist. Der Vergaser ist mit 17 bezeichnet, die Vergaserleitung, in der das Ventil 15 liegt, mit 18.
Beim Schließen der Kontakte des Relais 13 wird die Wicklungl4 erregt, und das Ventil 15 schließt die Vergaserieitung teilweise oder vollständig. Das Drosseln des Antriebsmotors hat den Zweck, die Geschwindigkeit herabzumindern. Gleichzeitig wird dadurch dem Fahrer des Kraftfahrzeuges angezeigt, daß sich ein Hindernis im Fahrweg des Fahrzeuges befindet, daß er also die Bremsung einleiten muß.
Sollte der Fahrer hierauf nicht reagieren, dann wird nach einiger Zeit, wenn sich das Fahrzeug dem Hindernis weiter nähert, das Hindernis also weiter in den Tiefenschärfebereich einwandert, das Relais 12 erregt und über die Kontakte des Relais 12 eine Erregerwicklung 19 vom Strom durchflossen. Die Erregerwicklung 19 dient ebenfalls zur Betätigung eines Ventils, in diesem Fall zum Öffnen eines Ventils 20. Es befindet sich zwischen der Bremsöldruckleitung 21 des Kraftfahrzeuges und einem oder mehreren Druckzylindern, durch deren bewegliche Kolben eine Bremsung ausgelöst wird. Nachdem das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, kann der Kolben im Druckzylinder 22 mittels eines Handgriffes 23 wieder in die Bereitschaftsstellung zurückgeschoben werden, so daß die Bremse wieder gelöst ist.
Selbstverständlich stellt die in Fig. 2 dargestellte Anordnung nur eine von vielen Ausführungsformen der Erfindung dar. An Stelle der optischen Abtastung mittels einer Lochscheibe 9 kann die Abtastung auch elektrisch erfolgen; es ist dabei möglich, die Bildfläche einer Fernsehaufnahmeröhre oder eines Bildwandlers in die Abbildungsebene zu legen und den abtastenden Elektronenstrahl der Röhre periodisch über die Bildfläche zu bewegen. Die elektrischen Abtastsignale können dann von der Kathode der Fernsehaufnahmeröhre direkt dem Eingang des Verstärkers zugeführt werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, in den Erregerkreis des Verstärkers nur ein Relais zu legen, das entweder nur eine Bremsung oder nur eine Motordrosselung bewirkt.
Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf die Verwendung in Straßenfahrzeugen beschränkt, sie kann vielmehr auch bei anderen Fahrzeugen, z. B.
Schienenfahrzeugen, Verwendung finden. Die Anwendung der Erfindung ist beispielsweise auch in durch Motore angetriebenen selbstbeweglichen Spielzeugen möglich. Hierbei kann das Erscheinen eines Hindernisses im Fahrtbereich des Fahrzeuges sowohl eine Bremsung als auch irgendwelche Ausweichbewegungen auslösen.
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet auch bei Nacht, da die Hindernisse durch Scheinwerfer beleuchtet werden. Soll die Anordnung auch bei Nebel fehlerfrei arbeiten, dann empfiehlt es sich, am Fahrzeug einen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges strahlenden Infrarotscheinwerfer anzubringen. Bekanntlich durchdringt die dem menschlichen Auge nicht sichtbare Infrarotstrahlung auch Nebel und Dunkelheit. Das für sichtbares Licht ausgelegte Objektiv ist auch für den Infrarotbereich zu gebrauchen.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Anordnung zum automatischen Auslösen von Steuerfunktionen in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fahrzeug ein in Fahrtrichtung gerichtetes Objektiv für Lichtwellen vorgesehen ist, dessen Brennweite derart bemessen ist, daß es einen begrenzten Entfernungsbereich scharf zeichnet, daß Mittel zum elektrischen oder optischen Abtasten des vom Objektiv gezeichneten Bildes vorgesehen sind und daß die Abtastsignale - bei optischer Abtastung die in elektrische Signale umgewandelten Abtastsignale - gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung zur Auslösung der Steuerfunktionen ausgenutzt werden, wobei die Bildweite des Objektivs und damit der Entfernungsbereich, in welchem das Objektiv scharf zeichnet, derart in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verändert wird, daß der Abstand des Objektivs zum Beginn des Tiefenschärfebereiches bei jeder Geschwindigkeit etwa dem Bremsweg entspricht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die kerifunktionen über Relais ausgelöst werden. -!J S. C
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auszulösende(n) Steuerfunktion(en) im Drosseln des Antriebs- motors und/oder in einer Bremsung besteht (bestehen).
4. Anordnung nach Anspruch 3 für ein Fahrzeug, welches durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosseln des Antriebsmotors durch teilweises oder völliges Schließen eines Ventils in der Vergaserleitung oder Treibstolfleitung bewirkt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 3 für ein Fahrzeug mit Öldruckbremsung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung durch Öffnen eines Ventils zwischen der Öldruckleitung und einem oder mehreren Bremszylinder(n) ausgelöst wird.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die änderung der Bildweite des Objektivs über die Tachometerwelle gesteuert wird.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug ein in Fahrtrichtung strahlender Infrarotscheinwerfer vorgesehen ist, damit die Anordnung auch bei Nacht und Nebel fehlerfrei arbeitet.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Objektiv gezeichnete Bild durch eine rotierende oder pendelnde Loch scheibe abgetastet wird und die Lichtschwankungen nach Umwandlung in elektrische Schwankungen mittels einer Fotozelle einem Verstärker zugeführt werden.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Objektiv gezeichnete Bild auf die Bildfläche einer Fernsehaufnahmeröhre oder eines Bildwandlers projiziert wird, daß die Bildfläche durch einen pendelnden Elektronenstrahl abgetastet wird und daß die dadurch erhaltenen elektrischen Signale von der Kathode der Fernsehaufnahmeröhre abgenommen und einem Verstärker zugeführt werden.