DE2642211C2

DE2642211C2 - Abstandswarnanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2642211C2
Application number: DE2642211A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 7050 Waiblingen Burckhardt; Walter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Kostelezky
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1976-09-20
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE2642211A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstandswarnanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige bekannte Abstandswarnanlagen haben den Zweck, einen ausreichend großen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten bzw. den Fahrzeugführer entsprechend rechtzeitig zu warnen, so daß bei gegebenen Fahrbahnzuständen eine Kolfcxm leichler vermieden werden kann, und zwar auch dann, wenn das vorausfahrende Fahrzeug plötzlich eine Vollbremsung durchführen sollte. Die Meß- und Auswerteeinrichtungen arbeiten dabei im allgemeinen mit Radar, Infrarot oder mit Ultraschall als Trägermedium. Aus dem gemessenen Abstand, der gemessenen Relativgeschwindigkeit und aus der Eigengeschwindigkeit wird dabei ein erforderlicher Sicherheitsabstand berechnet und beispielsweise im Sichtbereichides Fahrzeugführers zur Anzeige gebracht. Hierbei kann auch der errechnete Sicherheitsabstand mit dem tatsächlichen Abstand verglichen werden und eine eventuelle Unterschreitung des Sicherheitsabstandes signalisiert werden. Nachteilig an diesen Anlagen ist, daß der Fahrzeugführer im Gefahrenfall im Unklaren darüber gelassen wird wie stark er eingreifen muß, um eine Kollision zu verhindern; er ist hierbei auf Schätzungen aufgrund seiner eigenen Erfahrungen und auf eine Beobachtung der Anzeige angewiesen. Hierbei wird aber das Problem der Aufmerksamkeit bzw. der nachlassenden Aufmerksamkeit lediglich verlagert, aber nicht gelöst.

Aus der DE-OS 18 06 700 ist ein unbemanntes selbsttätig elektronisch spurführbares Flurfördergerät bekannt, welches durch ein im Boden verlegtes Kabel und durch fahrzeugseitige Sensoren auf Spur gehalten werden kann. Das Flurfördergerät soll seinen Kurs mit möglichst konstanter Geschwindigkeit im Schrittempo folgen; und zwar soll diese mäßige Geschwindigkeit in Gefällestrecken, z. B. Rampen eingehalten werden, um ein unkontrolliertes Beschleunigen des Flurfördergerätes zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird bei Überschreiten einer Sollgeschwindigkeit selbsttätig eine Bremsung eingeleitet, und zwar werden selbsttätig nacheinander kleine, einzelne zeitkonstante und wirkungskonstante Bremsimpulse gegeben, wobei diese Bremsimpulsfolge so lange aufrecht erhalten wird, bis auf die Sollgeschwindigkeit heruntergebremst ist. Eine Warneinrichtung für eine drohende Kollision mit vorausfahrenden Fahrzeugen ist wegen des strikt eingehaltenen Einbahnverkehrs in dem Flurfördersystem und wegen der für alle Fahrzeuge gleich hohen und geringen Fahrgeschwindigkeit nic!:t nötig; Relativgeschwindigkeiten zwischen verschiedenen Fahrzeugen auf einer Fahrspur treten gar nicht auf. Sollte unvorhergesehener Weise ein Hindernis in einer Fahrbahn erscheinen, so kommt es zu einer Berührung eines vorderseitig weit ausladend am Fahrzeug gehaltenen Federbügels, der noch innerhalb des Federweges dieses Bügels eine Vollbremsung des Fahrzeuges auslöst, wobei der Bremsweg ebenfalls noch innerhalb des Federweges fällt. Notfalls

schiebt das Fahrzeug bei starker Kompression des Federbügels das Fahrbahnhindernis etwas weiter. Ein Schaden tritt hierbei nicht auf.

Die DE-OS 21 15 523 zeigt eine Einrichtung zum Sicherstellen des Einhaltens von durch Verkehrsschilder gebotenen Geschwindigkeitsbeschränkungen auf öffentlichen Straßen, indem die Fahrzeuge mit drahtlos fembetätigbaren Drosseleinrichtungen für die Benzinzufuhr ausgestattet und die Verkehrsschilder mit entsprechenden Befehlssendern versehen werden. Fährt ein Fahrzeug in den Geltungsbereich einer Geschwindigkeitsbeschränkung mit zu hoher Geschwindigkeit ein, so wird dieses Fahrzeug durch selbsttätige Drosselung der Benzinzufuhr auf die Sollgeschwindigkeit verlangsamt Bei Aufhebung der Geschwindigkeitsbeschränkung wird ebenfalls ein Sendeimpuls gegeben, der die Drosselung der Benzinzufuhr wieder aufhebt Diese Einrichtung setzt aufwendige straßenseitige Sendeeinrichtungen voraus. Außerdem müssen, wenn der ordnungspolitisch? Zweck mit dieser Einrichtung auf breiter Basis durchgesetzt werden soll, nahezu sämtliche Fahrzeuge mit entsprechenden Empfängern und von ihnen ansteuerbare Servoeinrichtungen für die Benzindrosselung ausgestattet sein. Abgesehen von diesem hohen Aufwand ist nachteilig, daß damit der angestrebte Zweck im Gefällebereich von Straßen nicht erreicht wird. Nachteilig ist ferner, daß ein un sich durch Geschwindigkeitsbeschränkungen angestrebter Schutz gegen Verkehrsunfälle beispielsweise Auffahrunfälle trotz des sehr hohen Aufwandes nicht erreicht wird, insbesondere dann nicht wenn nur einige wenige Fahrzeuge alleine in irgendwelcher Weise ausgerüstet werden.

Aus der DE-OS 22 48 797 geht &,ie Einrichtung als bekannt hervor, die mitteis Ultraschall-Echolotung den Abstand eines Fahrzeuges zu einem ve aus befindlichen anderen Fahrzeug oder zu einem Fahrbahnhindernis sowie die Relativgeschwindigkeit ermittelt Da sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalles mit der Dichte der Luft, also im wesentlichen temperaturabhängig, zum geringeren Maße auch luftdruckabhängig und feuchtigkeitsabhängig ändert, sollen diese klimatischen Einflußgrößen erfaßt und kompensatorisch berücksichtigt werden, so daß das Meßergebnis den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Eine Aussage über die Verwertung derartiger Meßergebnisse ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Ferner ist eine Einrichtung zur Verhütung von Auffahrunfällen von hintereinander fahrenden Fahrzeugen bekannt, die über eine fahrbahnverlegte Kette von Leiterschleifen untereinander galvanisch verbunden sind (vgl. DE-OS 22 15 666). Es wird in dem einem vorausfahrenden Fahrzeug sich nähernden Fahrzeug dadurch eine der Annäherungsgeschwindigkeit analoge Spannung erzeugt, die ihrerseits unter bestimmten Voraussetzungen selbsttätig eine Verzögerung auslöst, so daß ein Mindestabstand der Fahrzeuge erhalten bleibt. Diese Einrichtung setzt ein aufwendiges, entlang der Fahrbahn verlegtes Leitungssystem sowie fahrzeugseitige Stromabnehmerbügel voraus und beschränkt demgemäß diese Einrichtung praktisch auf Schienfahrzeuge. Im übrigen läßt sieh aus dieser Schrift allenfalls eine solche Verzögerung des sich annähernden Fahrzeuges herleiten, die in ihrer Größe zur Annäherungsgeschwindigkeit proportional bzw. analog ist. Diese Art des Eingreifens verursacht jedoch zunächst bei noch hoher Annäherungsgeschwindigkeit eine plötzlich einsetzende starke Verzögerung und mit geringer werdender Relativgeschwindigkeit eine nachlassende Verzögerung. Angestrebt wird jedoch eine Verzögerung, die sich gleichmäßig und sanft auf die ganze Verzögerungsstrecke bzw. -zeit verteilt

Die DE-OS 20 64 484 zeigt eine Radar-Sende-Empfangseinrichtung am Bug eines Fahrzeuges zur Verhinderung eines Zusammenstoßes mit vorausfahrenden Fahrzeugen oder voraus befindlichen Fahbahnhindernissen. Diese Sende- und Empfangseinrichtung soll aus möglichst einfachen Bauteilen aufgebaut werdeD Die

ίο Veröffentlichung sagt mehr über den schaltungstechnischen Aufbau mit besonders einfachen Mitteln aus, weniger aber über die dahinter stehende Regelungssystematik.
Es kann aus dem Gesamtzusammenhang dieser Schrift geschlossen werden, daß — wie üblich — ein selbsttätiger Verzögerungsvorgang bei Unterschreiten eines bestimmten Abstandes zu einem Hindernis eingeleitet wird, wobei die Stärke der Verzögerung von der Annäherungsgeschwindigkeit abhängt Nachteilig ist auch hier, daß bei Wahrnehmung eines langsamer vorausfahrenden Fahrzeuges plötzlich eine Verzögerung des abstandgesteuerten Fahrzeuges mit hohen Bremswerten entsprechend der Annäherungsgeschwindigkeit eingeleitet wird, diese Verzögerung aber mit nachlassendem Abstand und nachlassender Relativgeschwindigkeit gesenkt wird. Eine solche Abstandssteuerung zeigt das Verhalten eir-ss unerfahrenen und ruppigen Fahrers. Angestrebt wird jedoch — wie gesagt — eine gleichmäßige und im Rahmen des Gegebenen möglichst sanfte Abbremsung.

Aufgabe der Erfindung ist es dem Fahrer eine Information zur Verfügung zu stellen, die ihm anzeigt, wie stark er selber eingreifen muß und die auch unmittelbar geeignet ist zu einem selbsttätigen Eingriff am Fahrzeug herangezogen zu werden um Kollisionen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst Praktische Erprobungen haben gezeigt, daß ein Fahrzeugführer nach sehr kurzer Eingewöhnungszeit ohne weiteres in der Lage ist, eine vorgegebene Sollverzögerung mit der Betriebsbremse zu realisieren.
Die Abstandswarnanlage kann zum einen lediglich als Warngerät für den Fahrer oder statt dessen oder auch zusätzlich zur selbsttätigen Beeinflussung des Abstandes, d. h. der Fahrgeschwindigkeit herangezogen werden. Hierbei kommt den selbsttätigen Eingriffen der Anlage in die Steuerung der Fahrgeschwindigkeit durch I-ierabmildern oder völliges Wegnehmen der Traktion des Antriebsmotors oder durch Eingriff in die Bremsanlage ein großer Warneffekt zu. Natürlich ist es auch zweckmäßig, die Sollverzögerung im Sichtbereich des Fahrzeugfiihrers anzuzeigen und ferner einen Vergleich zwischen Sollverzögerung und tatsächlicher momentaner Verzögerung durchzuführen und hierbei ebenfalls anzuzeigen, ob die tatsächliche Verzögerung oder die Sollverzögerung überwiegt. Die Warnung des Fahrers im Falle, daß die Istverzögerung des Fahrzeuges geringer ist als die Sollverzögerung kann abhängig gemacht werden vom Überschreiten der Sollverzögerung über bestimmte Schwellwerte, die vorzugsweise stufenweise vom Fahrzeugführer in Abhängigkeit vom Straßenzustand eingestellt werden können. Hierbei ist es zweckmäßig, wie im Zusammenhang mit anderen Größen von Abstandswarnanlagen von anderer Seite bereits vorgeschlagen, nach jeder neuen Inbetriebnahme eines Fahrzeuges die Schwellwerteinstellung selbsttätig auf den

kleinsten Wert der Einstellmöglichkeit zurückspringen zu lassen.

Das Oberschreiten des laufend ermittelten Wertes einer Sollverzögerung über den eingestellten Schwellwert stellt ein Signal für die Gefahr »unzulässige Annaherung« dar. Dieses Signal kann zu Maßnahmen der Geschwindigkeitsverlangsamung oder zu echten Bremsverzögerungen herangezogen werden. Die Geschwindigkeitsverlangsamung kann durch Reduzierung oder völlige Wegnahme der Traktionskraft des Antriebsmotors herbeigeführt werden, wozu es mehrerlei Möglichkeiten gibt (Ansprüche 3 bis 6). In neuerer Zeit werden insbesondere zur bequemeren Einhaltung der vielfältigen Geschwindigkeitsbeschränkungen auf öffentlichen Straßen Fahrgeschwindigkeitsregler in die Fahrzeuge eingebaut, die mit der Kraftstoffversorgung des Antriebsmotors in Wirkverbindung stehen. Bei solchen Fahrzeugen kann die Traktionsbeeinflussung seitens der Abstandswarnanlage über die Einrichtung zur Fahrgeschwindigkeitsregelung erfolgen.

Bei Einleitung von Bremsverzögerungen im Gefahrenfall »unzulässige Annäherung« wird man praktisch Betriebsbremsen mit Hilfskraftunterstützang voraussetzen müssen. Die selbsttätige Einsteixrung von Bremskräften kann dann über den Bremskraftverstärker erfolgen. Aus praktischen Gründen wird es auch erforderlich sein, daß bei selbsttätigem Eingriff in die Bremsanlage seitens der Abstandswarnanlage das Fahrzeug mit einer Antiblockierautomatik ausgerüstet ist, damit das Fahrzeug bei plötzlichem Wechsel der Fahrbahnzustände glatt/griffig nicht in unvorhergesehene gefährliche Situationen geraten kann. Da auf einen primären Eingriff des Fahrers verzichtet wird, sind Sicherheitsgesichtspunkte hier besonders wichtig. Ist in dem Fahrzeug eine Bremskraftunterstützung mit Unterdruckverstärker vorgesehen, so kann durch ein zusätzlich eingebautes Belüftungsventil der Unterdruck auf der Betätigungsseite des Verstärkers abgebaut werden. Dadurch baut sich auch ohne Betätigung des Bremspedales im Hauptbremszylinder ein Bremsdruck auf. Noch einfacher ist der Eingriff bei einer hydraulischen Speicherbremse bzw. bei einem Bremskraftverstärker mit hydraulischer Hilfskraft.

Folgende Fahrzustandseinstellungen erscheinen zweckmäßig. Wird der Fahrzustand »behutsame Fahrt« gewünscht, oder ist mit Straßenzuständen »glatte Fahrbahn« zu rechnen — diese Einstellung wird bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges aus Sicherheitsgründen selbsttätig einzuschalten sein ohne Einflußnahme des Fahrers — so wird folgendes gelten: Durch Einstellung eines Wahlschalters auf »behutsame Fahrt; glatte Fahrbahn« wird ein Schwellwert für die Sollverzögerung von 2 m/sec² gewählt. Überschreitet die laufend ermittelte Sollverzögerung diesen Schwellwert, so wird entweder die Traktion weggenommen und zumindest dadurch der Fahrer zu weiterer Einflußnahme oder Aufmerksamkeit veranlaßt; im Fall einer selbsttätigen Einleitung von Bremsmaßnahme wird bei dieser Einstellung eine Bremsverzögerung in Höhe des eingestellten Schwellwertes eingestellt und so lange gebremst, bis das Fahrzeug aus dem Gefahrenbereich »unzulässige Annäherung« wieder herausgekommen ist. Die Abstandswarnanlage würde dieses Herauskommen aus dem Gefahrenbereich dadurch registrieren, daß die Sollverzögerung gegenüber dem eingestellten Schwellwert um etwa 0,2 bis 0,5 ni/sec² abgefallen ist. Anschließend fährt das Fahrzeug mit der am Gaspedal eingestellten Traktion oder gegebeneniails mit der am Fahrgeschwindigkeitsregler eingestellten Sollgeschwindigkeit bzw. einer entsprechenden Beschleunigung weiter. Dadurch kann das Falneug eventuell wieder in den Gefahrenherd ich »unzulässige Annäherung« hineingeraten; es wiederholt sich dann dieses SpieL

Der Fahrer kann nun abweichend von der vorbeschriebenen nach jeder Inbetriebnahme des Fahrzeuges selbsttätig einspringenden Betriebseinstellung bewußt eine andere Betriebseinstellung wählen, z. B. eine Einstellung »normale Fahrt, nasse Fahrbahn«. Diese Einstellung würde einem Schwellwert der Sollverzögerung von etwa 3 m/sec² entsprechen. Oberschreitet die Sollverzögerung diesen Schwellwert so werden geschwindigkeitsverlangsamende Maßnahmen entweder an der Antriebsanlage alleine oder an der Antriebsanlage und an der Bremsanlage eingeleitet und diese Maßnahmen aufrechterhalten, bis sich der Abstand soweit vergrößert hat, daß die Sollverzögerung lediglich noch einen Wert von etwa 2,5 bis 2,8 m/sec² entspricht Eine Bremsverzögerung würde bei dieser Einstellung mit etwa 3 m/ see² erfolgen.

Daneben wäre vielleicht nocn ?ine Einstellung »scharfe Fahrt; trockene Fahrbahn« denkbar, bei der der Schwellwert für die Sollverzögerung 5 m/sec² betragen könnte. Verlangsamungs- oder Verzögerungsmaßnahrrsn würden erfolgen, wenn die Sollverzögerung diesen Schwellwert überschreitet und so lange aufrechterhalten werden, bis die Sollverzögerung entsprechend des größer gewordenen Sicherheitsabstandes auf etwa 4,5 bis 4,8 m/sec² abgefallen ist. Auch bei dieser Einstellung würde gegebenenfalls eine Bremsverzögerung mit etwa 5 m/sec² erfolgen.

Die erwähnte Bremsverzögerung kann auf jede erdenkliche Weise herbeigeführt werden. Zunächst ist dabei an die Betriebsbremsen gedacht, die — meist in Form von Trommel- oder Scheibenbremsen — in der Regel in den Radnaben der Fahrzeugräder angeordnet sind. Denkbar ist auch die Dauerbremsen des Fahrzeuges insbesondere bei Anwendung in Nutzfahrzeugen heranzuziehen. Dies sind zusätzliche Bremsen wie Auspuffbremse oder hydrodynamische oder elektrodynamische Retarder. Die zur selbsttätigen Abstandsregelung gegebenenfalls automatisch eingeleitete Bremsverzögerung kann auch gemeinsam durch mehrere am Fahrzeug vorgesehene Bremsenarten erfolgen, z. B. bei höheren Geschwindigkeiten nur durch die Dauerbremse und bei kleinen Geschwindigkeiten zusätzlich auch noch mittels der Betriebsbremsen.

Bei zukunftorientierten Fahrzeugkonzepten ist auch ein elektrischer Fahrzeugantrieb und/oder eine hydraulische Kraftübertragung, sei sie hydrostatisch oder hydrodynamisch, mit in Betracht zu ziehen. In diesen Fällen kann Bremsverzöfierung auch dadurch aufgebracht wenden, daß der elektrische Antriebsmotor als elektrisch belasteter Dynamo geschaltet wird und/oder daß die hydraulische Kraftübertragung auf Bremsen umgeschaltet wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandswarnanlage für Fahrzeuge mit Meß- und Auswerteinrichtungen für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges selber, für den Abstand des Fahrzeuges zu einem vorausbefindlichen anderen Fahrzeug oder Hindernis und für die Annäherungsgeschwindigeit an ein andres Fahrzeug oder Hindernis, dadurch gekennzeichnet, daß aus den genannten Größen eine zur Vermeidung von Kollisionen erforderliche Bremsverzögerung — Sollverzögerung — laufend ermittelt und diese Größe zur Beeinflussung oder Steuerung des Abstandes herangezogen wird.

2. Abstandswarnanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorzugsweise einstellbaren Schwellwertes der Sollverzögerung — unzulässige Annäherung — selbsttätig geschwindigkeitsverlangsamende Maßnahmen eingeleitet werden.

3. Abstandswarnanlage nach Anspruch 2 für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschine und mit Venturivergaser, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Annäherung die Drosselklappe des Venturivergasers geschlossen wird.

4. Abstandswarnanlage nach Anspruch 2 für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschine und Kraftstoffeinspritzung, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Annäherung die Einspritzmenge gesenkt oder abgeschnitten wird.

5. Abstandswarnanlage nach Anspruch 2 für Fahrzeuge mit funkenelektrisch fremdgezündeter Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Annäherung wenigstens ein Teil der Zündkerzen abgeschaltet wird.

6. Abstandswarnanlage nach Anspruch 2 für Fahrzeuge mit einem mit der Kraftstoffversorgung des Antriebsmotors in Wirkverbindung stehenden Fahrgeschwindigkeitsregler, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Annäherung eine Geschwindigkeitsverlangsamung über den Fahrgeschwindigkeitsregler erfolgt.

7. Abstandswarnanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage zur Regelung des Abstandes herangezogen wird, dadurch daß bei Überschreiten eines vorzugsweise einstellbaren Schweilwertes der Sollverzögerung — unzulässige Annäherung — vorzugsweise zusätzlich zur weitgehenden Reduzierung der Traktion darüber hinaus selbsttätig eine dem Schwellwert der Verzögerung entsprechende Bremsverzögerung mittels Bremse eingeleitet wird.

8. Abstandswarn- bzw. -regelanlage nach Anspruch 7 für Fahrzeuge mit hilfskraftumerstützten Betriebsbremsen, insbesondere für Fahrzeuge mit Antiblockierautomatik, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässiger Annäherung Hilfskraftenergie in den Bremskraftverstärker geleitet wird.

9. Abstandswarn- bzw. -regelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Sollverzögerung im Sichtbereich des Fahrzeugführers zur Anzeige gebracht wird und daß ferner die tatsächliche momentane Bremsverzögerung (Ist-Verzögerung) laufend ermittelt und die Differenz aus Ist- und Soll-Verzögerung gebildet wird und daß dem Fahrer optisch und/oder akustisch das Vorzeichen dieser Differenz — ob die Ist- oder ob die Soll-Verzögerung überwiegt — angezeigt wird.

10. Abstandswarn- bzw. -regelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert der Sollverzögerung in vorzugsweise drei Stufen auf einen dem Straßenzustand angepaßten Wert einstellbar ist