DE2404963A1 - Sicherheitseinrichtung fuer ein fahrzeug - Google Patents

Sicherheitseinrichtung fuer ein fahrzeug

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Takayuki Yanagaishima
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Description

Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für ein ein Lenkrad aufweisendes Fahrzeug, bei welcher eine Impulsfolge in Abhängigkeit der oszillierenden Bewegung des Lenkrads erzeugt und zum "Vergleich mit einem Bezugszählerstand gezählt wird, um ein Warnsignal abzugeben.
Elektronische Sicherheitseinrichtungen für Fahrzeuge sind bekannt, bei denen die oszillierende Bewegung des Fahrzeug-Lenkrades in eine Impulsfolge umgewandelt wird, die mit einem Bezugswert von oszillierenden- Bewegungen verglichen wird. Vermindert sich die Frequenz der oszillierenden Bewegungen auf den Bezugswert, wird ein Alarmgeber zur Warnung des Fahrzeugführers eingeschaltet. Die Frequenz der oszillierenden Bewegung eines Lenkrades ändert sich jedoch stark bei unterschiedlichen Fahrzeugführern und sie hängt außerdem von deren physikalischen und psychologischen Zuständen ab. Die Frequenz ändert sich außerdem mit wechselnden Fahrbahnzuständen und"weniger häufig mit den Fahreigenschaften
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des Fahrzeugs, die sich ständig mit der Zeit ändern. Es kann daher leicht ein fehlerhaftes Arbeiten der Sicherheitseinrichtung auftreten,
-Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die zuverlässiger und möglichst unabhängig von den vorstehend genannten Bedingungen arbeitet.
Bei einer Sicherheitseinrichtung der. genannten .Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen Geschwindigkeitsfühler, mit dem ein erstes Signal abgebbar ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgewählten Wert übersteigt, durch eine auf das erste Signal ansprechende Einrichtung, mit der ein zweites Signal in einem vorgewählten Intervall erzeugbar ist, durch einen auf das erste Signal-zur Zählung der Impulsfolge ansprechenden ersten Speicher, um den Bezugszählerstand während eines Anfangsabschnitts einer gegebenen Fahrtstrecke zu erzeugen, durch einen aif das erste und zweite Signal zur Zählung der Impulsfolge ansprechenden zweiten Speicher, um einen zweiten Zählerstand während des übrigen Abschnitts der Fahrtstrecke wiederholt zu erzeugen, durch eine auf das zweite Signal zum Vergleich des zweiten Zählerstands mit dem Bezugszählerstand ansprechende Einrichtung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der zweite Zählerstand kleiner als der Bezugszählerstand ist, und durch einen auf dieses Ausgangs signal ansprechenden Alarmgeber zum Warnen des Fahrzeugführers.
Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung sind also erste und zweite Speichereinrichtungen oder Zähler für Vergleichzwecke vorgesehen. Der erste Zähler wird als Bezugszähler zum Erzeugen eines Bezugszählerstandes benutzt, indem die Frequenz der Lenkradausschläge während eines Anfangsabschnittes einer jeden Fahrtstrecke gezählt wird. Der Ausdruck
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"Fahrstrecke11 wird hier für die Dauer "benutzt, die in dem Augenblick "beginnt-, bei dem die !Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb der vorgewählten Geschwindigkeit liegt, und die in dem Augenblick endet, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit erneut die vorgewählte Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, nachdem sie auf oine Geschwindigkeit unterhalb der vorgewählten Geschwindigkeit abgefallen war-. Der zweite Zähler wird zum Zählen der Frequenz der Lenkradausschläge benutzt, nachdem der BezugszUhl erstand erzeugt wurde. Ein Kilometerzähler ist vorgesehen, der dann eingeschaltet wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgewählte Geschwindigkeit erreicht, und der in einem vorgewählten Intervall ein Kilomet er signal abgibt, damit jeder der Zähler die Sequenz der Lenkradausschläge speichern kann. Nachdem der Bezugszählerstand in dem Anfangsabschnitt einer jeden Fahrtstrecke erzeugt wurde, wird der zweite Zähler eingeschaltet, um die Frequenz der Lenkradausschläge während des nachfolgenden Abschnittes als ein zweiter Zählerstand zum "Vergleich mit dem Bezugszählerstand zu vergleichen. Ein Yergleicher gibt ein Warnsignal ab, wenn der · zweite Zählerstand um eine vorbestimmte Größe kleiner als der Bezugszählerstand ist. Während der nachfolgenden Intervalle der Fahrtstrecke bleibt der Bezugszählerstand unverändert, während der zweite Zähler wiederholt gelöscht wird, um eine neue Frequenz der Lenkradausschläge zu speichern. Während einer gegebenen Fahrtstrecke wird daher der Vergleich wiederholt, bis das Ende der Fahrtstrecke erreichtest, bei dem der Bezugszählerstand gelöscht wird, um einen neuen Bezugszählerstand für die nächste Fahrtstrecke zu erzeugen.
Weitere Ausgestaltungen der neuen Sicherheitseinrichtung sind in den Uiiteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten. AusiTUirungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
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Pig. 1 einen schematischen Stromlaufplan der neuen Sicherheitseinrichtung, und
Fig. 2 ein Signaldiagramm der in Fig. 1 gezeigten Schaltung.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeisp-el für die neue Sicherheitseinrichtung weist einen Geschwindigkeitsdetektor 10a einschließlich eines Geschwindigkeitsfühlers 1O1 eines Vergleichers 11 und einer Bezugsspannungsquelle 12, einen Kilometerzähler 13j einen herkömmlichen Fühler 14 für die Bewegungen des Lenkrades, einen Umschaltkreis 15? erste und zweite Zähler 16 und 17» einen Yergleicher 18 und einen Alarmgeher 19 auf. Der Geschwindigkeitsfühler 10 erfaßt kontinuierlich die Fahraeuggeschwindigkeit, die mit der neuen Sicherheitseinrichtung ausgestattet ist, und gibt ein Geschwindigkeitssignal an den Vergleicher 11, der dieses mit einem Bezugssignal von der Bezugsspannungsquelle 12 vergleicht. Erreicht die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgewählte Geschwindigkeitsgröße, so erzeugt der Yergleicher 11 einen Impuls, der über eine Leitung 20 an den Umschaltkreis 15 gegeben wird. Ein Flip-Flop 21 des Umschaltkreises führt an seinem 1-Ausgang ein Signal zum Durchschalten eines Schaltweges über ein UND-Glied 22 zum ersten Zähler 16, der mehrere Flip-Flops FFQ bis FFn in Kaskadenverbindung aufweist. Diese Flip-Flops sind bevorrechtigt rücksetzbar, so daß durch ein Signal auf der Leitung 20 eventuelle Inhalte dieser Flip-Flops gelöscht werden, um das Speichern von nachfolgenden Signalen über das UND-Glied 22 vorzubereiten. Der Fühler 14 für die Bewegungen des Lenkrades ist ein herkömmlicher fotoelektrischer Fühler; wie er z.B. in der US-PS 3 106 981 beschrieben ist, bei dem mit Hilfe einer auf dem Lenkrad vorgesehenen Lochscheibe ein Lichtstrahl kurzzeitig unterbrochen wird, so daß diese oszillierenden Bewegungen des Lenkrades in ein impulsartiges Signal umgewandelt werden. Das Impulssignal vom Fühler 14 wird über das UND-Glied 22 an den Setzeingang des Flip-Flops FF gegeben
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und erzeugt ein Signal an dessen Ausgang in Form einer Spannung, · das über den Widerstand RQ erscheint. Nachfolgende Impulse erzeugen entsprechende Spannungssignale über den Widerständen Ε,, "bis IL · Diese Widerstände sind mit ihrem einen Anschluß mit den entsprechenden Ausgängen der Flip-Flops verbunden, während sie an ihrem anderen Anschluß gemeinsam mit einem Gleichstromverstärker ANPQ verbunden sind, der eine Rückkopplungsschleife 24 aufweist, die einen einstellbaren Widerstand R^ umfaßt. Diese Widerstände sind in der folgenden Weise aufeinander abgestimmt: 'R0 = R, R^ = R/2, R2 = R/4, ... Rp = R/2n~'1 und R = k χ R, wobei' ν die Anzahl der Widerstände und k eine Eonstante kleiner = 1 ist. Wird das Signal kontinuierlich an den ersten Zähler gegeben, so wächst die Spannung am Ausgang des Verstärkers AMP schrittweise an. In dem Augenblick, in dem der Geschwindigkeitsdetektor 10a ein Geschwindigkeitssignal erzeugt, wird der Kilometerzähler 13 eingeschaltet, um die Entfernung D (Fig. 2) zu messen, die von dem Fahrzeug zurückgelegt wird, und er erzeugt ein Kilometersignal, wenn eine vorgewählte Entfernung erreicht ist, das an den Rücksetzanschluß des Flip-Flops 21 gegeben wird und damit den Signalzustand an dessen Ausgangsanschlüssen ändert. Ein Signal am O-Ausgang ermöglicht, daß ein UHD-Glied 23 den Schaltweg zum zweiten Zähler 1? durchschaltet. Der erste Zähler beendet damit seinen ZählVorgang und der von ihm erreichte und gespeicherte Zählerstand wird als ein Bezugszählerstand zum Vergleich mit dem des zweiten Zählers benutzt. Nachfolgende Impulse vom Fühler 14 werden durch das UND-Glied 23 an den zweiten Zähler gegeben. In gleicher Weise erzeugt der zweite Zähler an seinem Ausgang ein Spannungssignal, das schrittweise in Abhängigkeit der Eingangssignale anwächst. Die Widerstände R .Ey.1 bis R^1 und R- haben die gleiche Beziehung zueinander, wie zuvor beschrieben, mit der Ausnahme, daß Rx. ein fester Widerstand mit.einem Widerstandswert von R ist.
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Setzt das Fahrzeug seine Fahrt fort und ein zweiter EiIo- . meterimpuls wird vom Kilometerzähler 13 abgegeben, so "bleibt der Schaltzustand des Flip-Flops 21 unverändert, jedoch wird ein UND-Glied 25 über die Leitung 27 durchgeschaltet, um das Ausgangs signal vom Vergleicher 18 -an den Alarmgeber 19 durchzulassen. Die Verzögerungsschaltung 26 dient zum Verzögern der Vorder- und Eückflanken des Signals am O-Ausgang des Flip-Flops 21, so daß beim Auftreten des ersten Impulses vom Kilometerzähler das UND-Glied 25"gesperrt wird, wodurch sein Ausgangssignal nicht an den Vergleicher 18 weitergegeben werden kann, da zu dieser Zeit nur der Bezugszählerstand im ersten Zähler gespeichert ist. Sobald der Vergleicher 18 sein Ausgangssignal durch das UND-Glied 25 unterdrückt bekommt., wird der gespeicherte Zählerstand im zweiten Zähler durch ein Signal auf einer Leitung 28 gelöscht, das durch eine Verzögerungsschaltung 29 verzögert ist, während der Bezugszählerstand in ersten Zähler nicht gelöscht wird. Nachfolgende Impulse vom Fühler 14 werden in dem zweiten Zähler gespeichert, obwohl die nachfolgenden Kilometerimpulse an den Rücksetzanschlui^ des Flip-Flops 21 von dem Kilometerzähler 13 gegeben werden. Während des Abschnitts einer Fahrtstrecke bleibt daher der Bezugszählerstand unverändert, während der zweite Zähler wiederholt seinen gespeicherten Zählerstand beim Auftreten eines Kilometersignals auf den neuesten Zählerstand bringt, um den Vergleich im verbleibenden Abschnitt der Fahrtstrecke zu wiederholen, nachdem der Bezugszählerstand erzeugt wurde.
Verzögert das Fahrzeug und nimmt danach erneut Fahrt auf, um die vorgewählte Geschwindigkeitsgröße zu überschreiten, so erzeugt der Geschwindigkeitsdetektor 10a ein zweites Geschwindigkeit ssignal, das sowohl den Bezugszählersisn-d als auch den zweiten Zählerstand löscht. Ein ODER-Glied .30 setzt den zweiten Zähler 17 bei federn Geschwindigkeitssignal zurück. Eine Fahrtstrecke wird auf diese Weise als die Dauer zwischen zwei
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Überschreitungen oder Geschwindigkeitsimpulsen "bestimmt, da angenommen wird, daß das Auftreten der Geschwindigkeitssignale angibt, daß der Fahrzeugführer fahrtüchtig und nicht eingeschlafen ist. Ist der Fahrzeugführer nicht mehr fahrtüchtig oder wird er schläfrig, so werden die Lenkradbewegungen weniger häufig als unter normalen Fahrtbedingungen erwartet werden kann. Daher wird ein Warnsignal abgegeben, wenn der Zählerstand des zweiten Zählers kleiner wird als der Bezugszählerstand. Bei der neuen Sicherheitseii^t-ichtung wird jedoch davon ausgegangen, daß -während eir.es Anfangsabschnittes einer jeden Fahrtstrecke der Fahrzeugführer einen neuen Fahrzustand oder Fahrbahnzustand antrifft, so daß die Lenkradbetätigung dazu neigt, häufiger zu werden als während des späteren Abschnittes der Fahrtstrecke zu erwarten ist. Der Bezugszählerstand wird daher durch Verkleinerung seines tatsächlichen Zählerstandes erzeugt. Der einstellbare Widerstand IL·. im ersten Zähler ist zu diesem Zweck vorgesehen, da der Widerstand E„ einen Wert von k χ R hat, der kleiner ist als der des Widerstandes R~, wobei diese Größe proportional dem Wert ist, der von dem tatsächlich gespeicherten Zählerstand abgezogen wird, so daß der Vergleicher 18 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der zweite Zählerstand kleiner als der verringerte Wert des tatsächlichen Zählerstandes ist. Der Wert der Konstanten k wird in der Größenordnung von 0,9 angenommen.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar,· daß der erste Zähler beim Empfang eines Geschwindigkeitssignals bei jedem Überschreiten einer Fahrtstrecke zurückgesetzt wird, um einen neuen Bezugszählerstand zu erzeugen, während der zweite Zähler beim Empfang entweder eines Geschwinlgkeitssignals oder eines Kilometersignals zurückgesetzt wird, um wiederholt einen zweiten Zählerstand zu Vergleichszwecken zu erzeugen.
Zur weiteren Verbesserung der neuen Sicherheitseinrichtung isteh
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Operationsverstärker oder ein Funktionsgenerator 31 vorgesehen, der zwischen den Geschwindigkeitsfühler 10 und den Eingang des Gleicnspannungsverstärkers AMP0 geschaltet ist. Der Operationsverstärker 31 erzeugt ein Spannungssignal, das sich nicht linear mit dem Geschwindigkeitswert des Fahrzeugs ändert, und gibt dieses an den Gleichspannungsverstärker zur Änderung dessen Eingangsspannung. Der Operationsverstärker ist vorgesehen, da "bei einer Erhöhung der Farrzeuggeschwindigkeit z.B. auf einer Autobahn auch die Lenkradbewegungen weniger häufig werden, wie z.B. "bei Fahrbahnbedingungen, wie sie durch verkehrsreiche Straßen in der Innenstadt gegeben sind. Der Operationsverstärker dient daher zur Änderung des Wertes des Bezugszählerstandes, um weniger häufigere Bewegungen des Lenkrades unter diesen Fahrbedingungen auszugleichen, um damit ein unerwünschtes Ansprechen der Sicherheitseinrichting zu unterbinden.
Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Kilometerzähler zur Erzeugung eines Signals zu vorbestimmten Entfernungsintervallen benutzt wird, kann auch ein Zeitgeber 13a zu diesem Zweck benutzt werden, um ein Signal nach einem vorbestimmten Zeitintervall zu erzeugen.
Verschiedene Abänderungen der elektronischen Sicherheitseinrichtungen können selbstverständlich ebenfalls vorgenommen werden. So kann z.B. der Vergleicher 18 eine Vielzahl von Schaltungen umfassen, von denen jede auf eine vorbestimmte Differenz zwischen den Signalamplituden des ersten und zweiten Zählers anspricht, so daß Warnsignale in der Reihenfolge einer wachsenden Wichtigkeit abgegeben werden. Es wird außerdem angenommen, daß die Lenkradbewegungen mit größerer Fahrzeuggeschwindigkeit anwachsen. Die Sicherheitseinrichtung
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kann daher so modifiziert werden, daß ein Signal erzeugt wird, wenn die Lenkradbewegungen den Bezugszählerstand überschreiten, wie auch ein Signal abgegeben werden kann, wenn sie kleiner als der Bezugszählerstand sind, wie dieses zuvor beschrieben wurde, so daß der Fahrzeugführer auch dann gewarnt wird, wenn das Fahrzeug eine gefährliche Geschwindigkeit erreicht.
Da bekannterweise die Fahrtüchtigkeit 30 bis 60 Minuten nach dem Beginn der Fahrt abzunehmen beginnt, können der erste und zweite Zähler vorzugsweise alle 30 bis 60 Minuten oder nach entsprechenden Entfernungen miteinander verglichen werden. Das Löschen des Bezugszählerstandes bei jedem Auftreten des Kilometersignals bei den zuvor genannten Intervallen erzeugt einen neuen Bezugswert für das anschließende Fahren, so daß damit ein unerwünschtes Ansprechen der Sicherheitseinrichtung bei sich ändernden Fahrbahnbedingungen vermieden wird.
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Sicherheitseinrichtung für ein ein Lenkrad aufweisendes Fahrzeug, bei welcher eine Impulsfolge in Abhängigkeit der oszillierenden Bewegung des Lenkrads erzeugt und zum Vergleich mit einem Bezugszählerstand gezählt wird', um ein Warnsignal abzugeben, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsfühler (10), mit dem ein erstes Signal abgebbar ist, wenn die· FahrZeuggeschwindigkeit einen vorgewählten Wert übersteigt, durch eine auf das erste Signal ansprechende Einrichtung (13)»mit der ein zweites Signal zu > einem vorgewählten Intervall erzeugbar ist, durch einen auf das erste Signal zur Zählung der Impulsfolge ansprechenden ersten Speicher (16), um den Bezugszähl^rstand während eines Anfangsabschnitts einer gegebenen Fahrtstrecke zu erzeugen, durch einen auf das er-ste und zweite Signal zur Zählung der Impulsfolge ansprechenden zweiten Speicher (17)» um einen zweiten Zählerstand während des übrigen Abschnitts der Fahrtstrecke wiederholt zu erzeugen, durch eine auf das zweite Signal zum Vergleich des zweiten Zählerstands mit dem Bezugszählerstand ansprechende Einrichtung (18), um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der zweite Zählerstand kleiner als der Bezugszählerstand ist, und durch einen auf dieses Ausgangssignal ansprechenden Alarmgeber (19)» zum Warnen des Fahrzeugführers·
  2. 2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem ersten Speicher (16) der Bezugszählerstand bei jedem Übergang der Fahrtstrecken löschbar ist, um einen neuen Bezugszählerstand zu erzeugen".
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  3. 3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Bezugs zähl erst and mit einem Faktor kleiner als 1 multiplizierbar ist.
  4. 4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Bezugszählerstand mit der Fahrzeuggeschwindigkeit änderbar ist.
  5. 5». Sicherheitseinrichtung nach einem der. Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Speicher (16) mehrere Flip-Flops (FFQ, FF^, .... FFn) aufweist, von denen jedes mit je einem von mehreren Widerständen (B , Ε., .... B) verbunden ist, die mit einem Gleich - ■ spannungsverstärker (AMP0) verbunden sind, der einen einen einstellbaren Widerstand (E7.) aufweisenden Eüd&qxflLungspfad hat.
  6. 6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß die mehreren Widerstände einen Widerstandswert von B/2n~ haben, wobei E der Maximalwert des einstellbaren Widerstands ÖL·) und η die Anzahl der Widerstände ist.
  7. 7. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Speicher (17) mehrere Flip-Flops (FF1 Q, FF 1^ ... FF'n) aufweist, von denen jedes mit je einem von mehreren ersten Widerständen CR'O» E1^ ·-· &'η) verbunden ist, die ihrerseits mit einem Gleichspannungsverstärker (AMP1 ) verbunden sind, der einen einen zweiten Widerstand (E^) aufweisenden Eückkopplungspfad hat.
  8. 8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Widerstände einen
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    Widerstandswert von R/2n haben, wobei E der Wert des
    ten Widerstandes (Rf) und η die Anzahl der ersten Widerstände
  9. 9. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Speicher (16) über einen Operationsverstärker (351) mit dem Geschwindigkeitsfühler (10) verbunden ist.
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