DE29512762U1

DE29512762U1 - Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers

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Publication number: DE29512762U1
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Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2005-08-09

Description

Beschreibung

Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers

Mir ist bekannt, daß es Alarmanlagen in Kraftfahrzeugen gibt, die ein Einschlafen des Fahrzeugführers während der Fahrt verhindern sollen. Bei diesen Alarmanlagen muß entweder der Fahrer in regelmäßigen Abständen ein Schalter betätigen um seinen wachen Zustand zu beweisen oder er wird optischen bzw. akustischen Signalen ausgesetzt, die in Zeitintervallen auftreten. Ist dieser Schalter nicht in der geforderten Zeit betätigt wurden, so wird ein akustischer oder optischer Alarm ausgelöst. Das ständige zeitabhängige Betätigen des Schalters sowie das regelmäßige zeitabhängige Auslösen des Alarms ist eine Belastung für den Fahrer und wird zu dessen Routine. Dies erhöht die Unkonzentriertheit des Fahrzeugführers.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Alarmanlage zu schaffen, die ein Einschlafen des Fahrers während der Fahrt mit seinem Kraftfahrzeug verhindern soll ohne eine in zeitabhängigen Intervallen auftretende Alarmierung des Fahrers sowie ohne den Zwang für den Fahrer einen Schalter in regelmäßigen Abständen zu betätigen um so sein Wachsein zu beweisen.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht , daß ein Einschlafen eines Fahrers während der Fahrt mit seinem Kraftfahrzeug verhindert wird. Der Fahrer muß sich nicht zur Gewährleistung seines wachen Zustands optischen bzw. akustischen Signalen aussetzen, die in zeitabhängigen Intervallen auftreten, oder sein Wachsein mit der regelmäßigen Betätigung eines Schalters der Alarmanlage mitteilen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 2 ermöglicht eine manuelle Abstimmung der Zeit zwischen der letzten Lenkerbetätigung und der Auslösung des optischen und akustischen Alarms in einen festgelegten Bereich an der momentanen Straßenführung und der Konzentrationsfähigkeit des Fahrers.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen 1-6 erläutert. Es zeigen:

Zeichnung 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Verwendung eines elektrischen Tachometers, Zeichnung 2 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau einer Vorrichtung zur elektronischen Erfassung der Bewegung des Kraftfahrzeugs bei der Verwendung eines mechanischen Tachometers, Zeichnung 3 ein Ausführungsbeispiel zur elektronischen Erfassung der Bewegung des Kraftfahrzeugs bei der Verwendung eines mechanischen Tachometers,

Zeichnung 4 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau eines Schleudersensors,

Zeichnung 5 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau eines Lenkradsensors ,

Zeichnung 6 ein Ausführungsbeispiel der Stromversorgung für alle Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In der Zeichnung 1 wird die von den elektrischen Tachometer (1) des Kraftfahrzeugs erzeugte und zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportionalen Spannung an den Klemmen des Tachometermeßwerks abgegriffen und durch einen Verstärker (2) verstärkt. Bei einen elektrischen Tachometer wird die Drehbewegung der Tachometerwelle in eine proportionale Spannung umgewandelt. Die aus der Drehzahl der Tachometerwelle resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit wird mit ein Spannungsmesser zur Anzeige gebracht. Die verstärkte Tachometerspannung wird auf den Eingang des Schmitt-Triggers (3) geschalten. Dessen Triggerpegel ist auf einen Wert eingestellt, der den verstärkten Spannungswert des elektrischen Tachometers (1) bei einer festgelegten Geschwindigkeit entspricht. Diese Geschwindigkeit sollte möglichst klein gewählt werden. Wird diese Geschwindigkeit von den Fahrzeug erreicht, so liegt an den unnegierten Ausgang des Triggers (3) ein 1-Signal an. Dieses 1-Signal wird auf einen

Eingang des UND-Glieds (4) geschalten. Die Betätigung des Lenkrads wird durch einen induktiven Nährungsschalter mit Schließerverhalten (5) erfaßt. Bei jeder Drehung des Lenkrads nach links oder rechts liegt an den Ausgang des Sensors (5) ein 1-Signal an, wenn bei der Betätigung des Lenkrads ein festgelegter, möglichst kleiner Drehwinkel, erreicht wurde. Das Ausgangssignal· des Sensors (5) wird auf den unnegierten Eingang des nachtriggerbaren Monoflops (8) geschalten. Jede O/1-Flanke am Ausgang des Sensors (5) führt zu einen Setzen des Monoflops (8) in seinen unstabilen Zustand. Die Zeitdauer des unstabilen Zustande kann durch den veränderlichen Widerstand (9), der im Cockpit des Fahrzeugs untergebracht ist, innerhalb eines festgelegten Bereichs, manueil verändert werden. Der Widerstand (9) bildet zusammen mit Festwiderständen, die den Abstimmungsbereich der Zeitdauer bestimmen,den R-Anteil· des RC-Glieds, was die Impulsdauer des Monoflops (8) liefert. Die Signale des invertierenden Ausgangs von den Monoflop (8) werden auf den zweiten Eingang des UND-Glieds (4) geschalten. An den Ausgang des UND-Glieds (4) iiegt ein 1-Signal an, wenn bei den fahrenden Kraftfahrzeug während des Ablaufs oder nach Beendigung der Verzögerungszeit des Monofiops (8) keine Betätigung des Lenkrads erfolgte. Das Ausgangssignal· des UND-Glieds (4) wird auf einen Eingang des ODER-Giieds (10) geschalten. Bei abrupten Fahrzeugbewegungen, die z.B. durch Verreißen des Lenkrads hervorgerufen werden und zu einen Schleudern des Fahrzeugs führen können, haben ein 1-Signal am Ausgang des Schleudersensors (6) al·s Ergebnis. Das Ausgangssignal des Sensors (6) wird auf den Eingang des Schmitt-Triggers (7) geschaiten. Unterschreitet das Ausgangssignal des Sensors (6) den Triggerpegel· des Triggers (7), so iiegt an dessen invertierenden Ausgang ein 1-Signal· an. Das Signal des negierten Ausgangs von den Trigger (7) wird auf den unnegierten Eingang des nachtriggerbaren Monoflops (16) geschalten. Jede 0/1-Flanke setzt den Monoflop (16) in seinen instabilen Zustand. Für die Zeit des instabilen Zustands hat der Monoflop (16) an den unnegierten Ausgang ein 1-Signal. Das Signal dieses Ausgangs wird auf den zweiten Eingang des ODER-Glieds (10) geschalten. Die Zeit des instabilen Zustands des Monoflops (16) sollte kurz sein, etwa 3-5s. Aufgabe des Monoflops (16) ist es,· daß bei ständiger Belegung des Sensors (6) durch eine schräge

Lage des Fahrzeugs beim Halten oder Fahren die Alarmsignale quittierbar sind und erst bei erneuter Belegung des Sensors (6) der Alarm wieder ausgelöst wird. Der Ausgang des ODER-Glieds (10) hat ein 1-Signal, wenn während der Fahrt des Fahrzeugs der Sensor (5) nach Ablauf der Verzögerungszeit des Monoflops (8) nicht oder bzw. und der Sensor (6) betätigt ist. Das Ausgangssignal des ODER-Glieds (10) wird auf den Setzeingang der bistabilen Kippstufe (11) mit dominierenden Setzeingang geschalten. Durch das 1-Signal vom Ausgang des ODER-Glieds (10) wird die Kippstufe (11) in einen anderen stabilen Zustand gesetzt. Damit liegt an den nichtinvertierenden Ausgang der Kippstufe (11) ein 1-Signal an. Der nichtinvertierende Ausgang der Kippstufe (11) ist mit den Eingang der astabilen Kippstufe (12) verbunden. Liegt an den nichtinvertierenden Ausgang der Kippstufe (11) ein 1-Signal an, entsteht am Ausgang der Kippstufe (12) eine Rechteckwechselsp-annung. Diese Spannung dient als Betriebsspannung für den Summer (13) und der Signallampe (14). Der Summer (13) erzeugt die akustischen Alarmsignale und die Lampe (14) die optischen Alarmsignale. Beide Signalarten haben die Frequenz der Ausgangsspannung der Kippstufe (12). Die Signale sollen den Fahrer hindern während der Fahrt einzuschlafen oder sehr unkonzentriert zu sein. Der Summer (13) und die Lampe (14) werden in unmittelbarer Nähe des Fahrers im Cockpit des Fahrzeugs eingebaut. Die Lampe (14) muß für den Fahrer gut sichtbar sein und eine größere Lichtstärke besitzen. Der Lautstärkepegel des Summers (13) muß erheblich größer sein als der Geräuschpegel im Fahrzeug. Gut erreichbar für den Fahrer muß die Quittiertaste (15) sein. Mit der Betätigung des Tasters (15) werden sofort und gleichzeitig die akustischen und optischen Signale beendet. Voraussetzung für die Quittierung der Signale ist, daß die Ursachen für den Alarm beseitigt sind und damit kein 1-Signal an den Setzeingang der Kippstufe (11) mehr ansteht. Das Ausgangssignal des ODER-Glieds (10) wird außerdem auf den negierten Eingang des nachtriggerbaren Monoflops (17) sowie auf den Eingang des NICHT-Glieds (19) geschalten. Bei jeder 1/0-Flanke am Eingang des Monoflops (17) wird dieser in seinen instabilen Zustand gesetzt. Für die Dauer des instabilen Zustands liegt an den negierten Ausgang des Monoflops (17) ein 0-Signal an. Dieses

• ·

0-Signal bewirkt ein O-Signal am Ausgang des UND-Glieds (18). Der Ausgang des UND-Glieds (18) ist mit einen Eingang des ODER-Glieds (20) verbunden. Damit besteht, während sich das Monoflop (17) im instabilen Zustand befindet, nur die Möglichkeit die Alarmsignale mit der Quittiertaste (15) zu beenden. Kippt der Monoflop (17) wieder in seinen stabilen Zustand zurück und liegt an den Ausgang des ODER-Glieds (10) kein 1-Signal an, so besitzen die Ausgänge des UND-Glieds (18) und des ODER-Glieds (20) ein 1-Signal. Das 1-Signal von den Ausgang des ODER-Glieds (20) wird auf den Rücksetzeingang der Kippstufe (11) aufgespalten und setzt diese zurück. Das Rücksetzen der Kippstufe (11) hat zur Folge, daß der unnegierte Ausgang der Kippstufe (11) ein O-Signal aufweist. Der Ausgang der Kippstufe (12) hat daraufhin ein kontinuierliches O-Signal, was zu einer Außerbetriebnahme des Summers (13) und der Lampe (14) führt. Aufgabe des Monoflops (17) ist es, die Zeit zwischen der Behebung der Ursache des Alarms und der automatischen Quittierung dieses Alarms zu liefern. Die Zeit muß so bemessen sein, daß eine unbewußteBehebung der Alarmursache mit einer fortgesetzten Einschlaf phase ausgeschlossen werden kann. Die automatische Quittierung der Alarmsignale verhindert den Zwang der manuellen Quittierung und erhöht dadurch die Konzentrationsfähigkeit des Fahrers.

In der Zeichnung 2 wird mit Hilfe eines induktiven Nährungsschalters mit Schließerverhalten (1) die Bewegung eines Zahnrades (4), das auf einer Welle des Schaltgetriebes, z.B. der Getriebehauptwelle, zusätzlich angebracht ist oder ein Getriebezahnrad ist, erfaßt. Mit der Erfassung der Drehbewegung des Zahnrades (4) durch den Sensor (1) erkennt die Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers ob das Fahrzeug in Bewegung ist. Bei der Drehung des Zahnrades (4) wird der Sensor (1) durch jeden bzw. durch eine bestimmte Anzahl von Zähnen (5) des Zahnrades (4), was durch eine unterschiedliche Zahnhöhe oder mit Hilfe von nicht- und. metallischen Legierungen der Zähne realisierbar ist, betätigt. Durch eine Bohrung in einer Seite eines Winkelblechs (3) wird, der Sensor (l) zum Teil durchgeschoben und mit Hilfe von zwei Muttern (6), die auf jeder Seite des Blechs (3) auf das Außengewinde des

Sensors (1) aufgeschraubt sind, an das Blech (3) befestigt. Das Blech (3) wird an einen Ort im bzw. in der Nähe des Getriebes angebracht, der es erlaubt, daß der Sensor (1) die Drehbewegung des Zahnrades (4) erfassen kann. Die elektrische Anschlußleitung (2) des Sensors (1) verbindet diesen mit der Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers .

In der Zeichnung 3 werden die Rechtecksignale von den Ausgang des induktiven Nährungsschalters mit Schließerverhalten (l) auf den unnegierten Eingang eines nachtriggerbaren Monoflops (2) geschalten. Die Rechtecksignale entstehen, weil bei der Drehung des Zahnrades der Sensor (1) durch jedes bzw. durch eine bestimmte Anzahl von Zähnen des Zahnrades betätigt wird. Die Zeit des instabilen Zustands des Monoflops (2) richtet sich nach der Geschwindigkeit die das Fahrzeug erreichen muß, ab der keine Auslösung der Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers mehr stattfindet. Die Bestimmung der Zeit des instabilen Zustands des Monoflops (2) ist abhängig von den konstruktiven Merkmalen des Getriebes und des Zahnrades, wie die Anzahl der von den Sensor (1) zu erfassenden Zähne, Zahnraddurchmesser, Anzahl und Abmaße der Zähne des Zahnrades,, Durchmesser und Drehzahlbereich der Zahnradwelle. Der unnegierte Ausgang des Monoflops (2) in der Zeichnung wird auf einen Eingang des UND-Glieds (4) aus der Zeichnung 1 geschalten, wenn die Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch ein Tachometer mit einer mechanischen Umwandlung der Drehzahl des Tachometerwellenantriebs in einen Zeigerausschlag der Anzeigeeinheit des Tachometers erfolgt. In diesem Fall werden die elektronischen Funktionseinheiten (1), (2) und (3) in der Zeichnung 1 durch die elektronischen Funktionseinheiten

(1) und (2) der Zeichnung 3 ersetzt. Jede 0/1-Flanke von den Ausgang des Sensors (1) in der Zeichnung 3 setzt den Monoflop

(2) in seinen instabilen Zustand. Während des Zeitraums des instabilen Zustands liegt am unnegierten Ausgang des Monoflops (2) ein 1-Signal an. Unterschreitet das Fahrzeug die Geschwindigkeit, die eine Auslösung der Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers ausschließt, liegt an

den unnegierten Ausgang des Monoflops (2) in der Zeichnung 3 nach Ablauf dessen instabilen Zustands ein O-Signal an.

In der Zeichnung 4 befindet sich in einen abgeschlossenen Rörchen (1) aus Glas eine gut elektrisch leitende Flüssigkeit (4), wie z.B. Quecksilber. Das restliche Volumen des Rörchen (1) wird von ein Schutzgas wie Stickstoff oder von ein Edelgas ausgefüllt um ein Oxydieren der Kontakte (3) zu verhindern. Mit einer Schelle (8) ist das Rörchen (1) auf einer Grundplatte (5) befestigt. Die Schelle (8) ist durch zwei Schrauben (9) an der Platte (5) befestigt. Die Platte (5) kann aus Plast, Aluminium oder aus Stahl bestehen. Die Platte (5) wird in einen Freiraum im Kraftfahrzeug auf einer ebenen Fläche montiert,, Mit mindestens zwei Schrauben wird die Platte (5), die durch die Bohrungen (6) geführt werden an den vorgesehenen Platz befestigt. Die Platte (5) muß so angebracht werden, daß das Rörchen (l) parallel zu den Radachsen des Fahrzeugs liegt, um die seitlich auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte, die beim Schlingern oder Ausbrechen des Fahrzeugs auftreten, zu erfassen. Wirkt ein bestimmter Kraftbetrag von einer Seitenrichtung auf das Fahrzeug, so wird durch die ruckartige Bewegung die Flüssigkeit (4) derart bewegt, daß die elektrische Verbindung zwischen den zwei Kontakten (3) kurz verlorengeht. Die kurze elektrische Unterbrechung führt zu einen 1-Signal am invertierenden Ausgang des Schmitt-Triggers (7) aus der Zeichnung 1. Der Kraftbetrag der eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Kontakten (3) bewirkt, ist abhängig von der Dichte der Flüssigkeit (4), der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Rörchen (1), der Höhe und Länge der Kontakte (3) im Rörchen (l). Der Kraftbetrag der zur Auslösung des Schleudersensors führt ist von den konstruktiven Aufbau des Rörchen (1) abhängig. Durch eine große Länge der Kontakte (3) wird erreicht, daß die senkrecht auf das Rörchen (1) wirkenden Kräfte, die beim Fahren über Unebenheiten entstehen, nicht zur Auslösung des Schleudersensors führen.

In der Zeichnung 5 wird mit Hilfe eines induktiven Nährungsschalters mit Schließerverhalten (1) die Bewegung eines Zahnrads (4), das auf der Lenkspindel angebracht ist, erfaßt. Mit der Erfassung der Drehbewegung des Zahnrads (4) durch den Sen-

sor (1) erkennt die Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers ob das Fahrzeug gelenkt wird. Bei der Drehung des Zahnrades (4) wird der Sensor (1) durch jeden bzw. durch eine bestimmte Anzahl von Zähnen (5) des Zahnrades (4), was durch eine unterschiedliche Zahnhöhe oder mit Hilfe von nicht- und metallischen Legierungen der Zähne (5) realisierbar ist, betätigt. Durch eine Bohrung in einer Seite des Winkelblechs (3) wird der Sensor (1) zum Teil hindurchgeschoben und mit Hilfe von zwei Muttern (6), die auf jeder Seite des Blechs (3) auf das Außengewinde des Sensors (1) aufgeschraubt sind, an das Blech (3) befestigt. Das Blech (3) wird an einen Ort in der Nähe der Lenkspindel angebracht, der. es erlaubt, daß der Sensor (1) die Drehbewegung des Zahnrades (4) erfassen kann. Die elektrische Anschlußleitung (2) des Sensors (1) verbindet diesen mit der elektronischen Schaltung von der Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers.

In der Zeichnung 6 übernimmt die Fahrzeugbatterie (1) die Stromversorgung für die Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers (6). Die Stromversorgung für die Alarmanlage (6) ist nur dann gegeben, wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist. Die Stromversorgung für die Alarmanlage wird mit den Zündschloß (2) des Fahrzeugs ein- und ausgeschaltet. Die Feinsicherung (3) dient als Überstromschutz für die Eingangsschaltung des DC/DC-Wandlers (4) und dessen Zuleitungen. Die Sicherungen (3) und (5) werden in den Sicherungskasten des Fahrzeugs untergebracht. Der Wandler (4) mit einer integrierten Stabilisierungsschaltung wandelt die Gleichspannung der Batterie (l) in eine Gleichspannung um, die als Betriebsspannung für die Alarmanlage (6) verwendet werden kann. Der Wandler (4) stabilisiert seine Ausgangsspannung und begrenzt seinen Ausgangsstrom. Die Strombegrenzungsschaltung des Wandlers (4) beinhaltet eine Kurzschluß-Schutzschaltung. Die Feinsicherung (5) schützt die Ausgangsschaltung des Wandlers (4), die Alarmanlage (6) und die elektrischen Leitungen zwischen den Wandler (4) und der Alarmanlage (6) vor einen Überstrom .

Claims

Schut&zgr;anSprüche

1. Alarmanlage zur Vermeidung des Einschlafens eines Kraftfahrzeugführers während der Fahrt,

dadurch gekennzeichnet,

daß während der Fahrt des Kraftfahrzeugs und nach Ablauf einer festgelegten Zeit, in der keine Betätigung des Lenkrads erfolgte, akustische und optische Alarmsignale für den Fahrzeugführer ausgelöst werden,

daß akustische und optische Alarmsignale für den Fahrzeugführer ausgelöst werden, wenn das Kraftfahrzeug ins Schleudern gerät,

daß die auftretenden akustischen und optischen Alarmsignale nach Beseitigung der Alarmursache manuell durch den Kraftfahrzeugführer oder nach Ablauf einer festgelegten Zeit automatisch beendet werden.

2. Alarmanlage nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,

daß der Kraftfahrzeugführer die Zeit zwischen der letzten Betätigung des Lenkrads und der Auslösung des optischen und akustischen Alarms in einen festgelegten Bereich mit Hilfe eines veränderlichen Widerstands einstellen kann.