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Einrichtung zur Ermittlung eines Überholvorgangs
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bei einem Fahrzeug Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung
eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Eine derartige Einrichtung kann in vorteilhafter Weise z.B. dazu verwendet
werden, das Leistungsangebot der das Fahrzeug über ein Getriebe antreibenden Maschine
zu verbessern, indem beispielsweise während eines Überholvorgangs automatisch verhindert
wird, daß ein Gangwechsel, d.h. eine Kraftflußunterbrechung vorgenommen wird.
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Es ist auch denkbar, eine automatische Anzeige auf einem überholenden
Fahrzeug vorzusehen, mit der anderen Fahrzeugen das Überholen angekündigt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine sichere Erkennung
eines Überholvorgangs ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen
Erfindungen gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindungen haben den Vorteil, daß die erforderliche Signalverarbeitung
und/oder die anschließenden Rechenvorgängen einfacher Weise als Datenverarbeitungsvorgänge
mit einem Mikrocomputer realisiert werden können.
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Bei der Verwendung eines Sensors zur Erfassung der Lenksignale einer
Lenkeinrichtung kann u.a. auf eine bereits zu anderen Zwecken (Lenküberwachung,
Fahrstabilität) auf dem Fahrzeug vorhandene Einrichtung zurückgegriffen werden.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung
dargestellt ist, näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung der bei der Erfindung verwendeten
Prinzipien und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung
mit einer Erfassung der Lenksignale eines Fahrzeugs.
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In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, das sich zunächst auf einer
Fahrstraße 5 mit zwei Fahrtrichtungsspuren in Richtung des Pfeiles 6 bewegt. Es
wird angenommen, daß sich dieses Fahrzeug anschickt, ein vor ihm fahrendes, nicht
dargestelltes weiteres Fahrzeug zu überholen.
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Das Fahrzeug 1 bewegt sich deshalb entsprechend den Positionen 2,
3 und 4 auf die Nebenfahrspur, so daß es sich dann in Richtung des Pfeiles 7 in
einem Abstand A zur Fahrspur 6 bewegt. Aus dieser Position heraus kann das Fahrzeug
das nicht dargestellte andere Fahrzeug überholen. Nach dem Überholen bewegt sich
das überholende Fahrzeug dann wieder auf die ursprüngliche Fahrspur 6 zurück, so
daß dann wieder ein Abstand von der Größe A von der vorhergehenden Fahrspur erreicht
wird.
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Um zu gewährleisten, daß das Fahrzeug in der Position 4 beim Überholen
die maximale Leistung des z.B. automatisch geschalteten Antriebs ohne Gangwechsel,
d.h. ohne Kraftflußunterbrechung umsetzen kann, ist es vorteilhaft, den Betriebszustand
"Überholen" automatisch erkennen zu können.
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So kann man z.B. eine optische Abtastung der Fahrbahndecke (z.B. Zählung
äquidistanter Längsstreifen) oder eine Abtastung elektromagnetischer Felder oder
eine drahtlose Meldung einer vorgegebenen Abstandsänderung A vorsehen.
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In allen diesen Fällen liefert eine entsprechende Erkennungs-Einrichtung
bzw. Meßeinrichtung ein Signal nach Erreichen eines vorgegebenen Abstandswertes
A, der so gewählt ist, daß er erfahrungsgemäß nur oder fast nur bei einem tatsächlichen
Überholvorgang auftritt. Dieser Abstand kann z.B. in einem Bereich von zwei bis
sechs Metern für einen Personenkraftwagen auf einer Straße mit Fahrspuren herkömmlicher
Breite liegen.
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Das auf die beschriebene Weise ermittelte Überholvorgangs-Signal kann
z.B. auch dazu verwendet werden, daß am überholenden Fahrzeug eine Anzeige eingeschaltet
wird, die dem zu überholenden Fahrzeug bzw. dessen Fahrer anzeigt, daß ein anderes
Fahrzeug zum Überholen ansetzt.
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Das erwähnte Überholvorgangs-Signal kann in einfacher Weise auch wie
folgt gewonnen werden. Bei den Lenkbewegungen, die das Fahrzeug bei seiner Fahrt
von der Fahrspur 6 auf die Fahrspur 7 ausführt, ist zu erkennen, daß es sich dabei
zunächst um einen Lenkausschlag nach links (Lenkwinkel > in Position 2) und dann
um einen Lenkausschlag nach rechts (Lenkwinkel p in Position 3) handelt. Aus dem
zeitlichen Verlauf, der Größe und der Dauer der Lenkausschläge kann abgeleitet werden,
ob und um welchen Abstand sich die Fahrspur des Fahrzeugs gegenüber der Ausgangs-Fahrspur
verändert hat. Es ist deshalb vorteilhaft, eine Meßeinrichtung vorzusehen, die einen
Sensor zur Erfassung der von der Lenkeinrichtung des Fahrzeugs erzeugten Lenksignale
sowie eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten und Vergleichen der Dauer und/ oder
der Größe und/oder des zeitlichen Verlaufs der Lenksignale eines Lenkvorgangs umfaßt.
Die Meßeinrichtung umfaßt ferner eine Rechenschaltung, der die Lenksignale oder
entsprechende Rechengrößen sowie weitere Signale oder entsprechende weitere Rechengrößen
über den Fahrzustand (z.B. Geschwindigkeit) des Fahrzeugs zugeführt werden. Im einfachsten
Falle werden lediglich die Verläufe der Lenksignale bei "Lenkausschlag - links"
und "Lenkausschlag - rechts" miteinander verglichen. Wenn diese Verläufe gleich
oder in etwa gleich sind und das Fahrzeug eine seiner Geschwindigkeit entsprechende
Zeitdauer lang gefahren ist, um von der Fahrspur 6 zur Fahrspur 7 zu kommen, dann
liegt in aller Regel ein Überholvorgang vor.
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Ein entsprechendes Signal kann dann ausgewertet werden.
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Bei dieser Methode der Erkennung eines Überholvorgangs mittels der
Auswertung von Lenksignalen ist es nicht unbedingt erforderlich, den Abstand A zwischen
den Fahrspuren 6 und 7 gesondert zu messen oder auszurechnen.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Erkennung
eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug dargestellt. Es handelt sich dabei um ein
Fahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine (Motor 14) aufweist, die mittels eines
Gaspedals 12 gesteuert wird. Der Motor 14 ist über eine Kupplung 15 mit einem Schaltgetriebe
16 verbunden, das schließlich die Räder 17 des Fahrzeugs antreibt. Zur Lenkung des
Fahrzeugs ist ein Lenkrad 10 vorgesehen.
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Zur Steuerung des Motors 14 und des Getriebes 16 ist eine Motor- und
Getriebesteuerung 19 vorgesehen, die auch die Kupplung 15 ansteuert. Die Steuerung
des Motors 14 erfolgt über eine Signalleitung 23. Die Steuerung der Kupplung 15
erfolgt über eine Signalleitung 21, während die Steuerung des Getriebes 16 über
eine Signalleitung 20 erfolgt.
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Die Antriebsleistung des Fahrzeugs wird vom Fahrer durch Betätigung
des Gaspedals 12 (Betätigungsweg "x") vorgegeben. Ein entsprechendes Signal, das
gegebenenfalls auch aus einer mechanisch übertragenen Wegstrecke bestehen kann,
wird dem Motor 14 über eine Signalleitung 13 mitgeteilt. Die Stellung "x" des Gaspedals
12 wird über eine Signalleitung 29 weiterhin der Motor- und Getriebesteuerung 19
mitgeteilt. Die Motor- und Getriebesteuerung 19 erhält schließlich über eine Signalleitung
32 das Ausgangssignal eines Sensors 18 zugeführt, der das
Rad 17
abtastet. Der Sensor 18 ermittelt auf diese Weise die Radgeschwindigkeit und damit
eine der Fahrzeug- Geschwindigkeit entsprechende Größe.
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Die Motor- und Getriebesteuerung 19 steuert in üblicher Weise den
beschriebenen Antriebsstrang vom Motor 14 bis zum Rad 17. Von besonderer Bedeutung
ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Meßeinrichtung 31 zur Ermittlung
eines Überholvorganges. Die Meßeinrichtung 31 ist über die Signalleitung 32 mit
dem Ausgang des Sensors 18 am Rad 17 verbunden. Weiterhin ist die Meßeinrichtung
31 über eine Signalleitung 30 mit dem Ausgang eines weiteren Sensors 11 verbunden,
der die Lenkausschläge des Lenkrads 10 mißt und auswertet. Weiterhin ist die Meßeinrichtung
31 über die Signalleitung 29 mit dem Gaspedal 12 verbunden. Ein von der Meßeinrichtung
31 ermitteltes Überholvorgangs-Signal wird über eine Signalleitung 22 der Motor-
und Getriebesteuerung 19 zugeführt.
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In der Meßeinrichtung 31 wird eine Berechnung des Abstandes A der
in Fig. 1 dargestellten Fahrspuren 6 und 7 vorgenommen. In der Meßeinrichtung 31
wird hierzu der Rechenwert y berechnet. Grundlage für diese Berechnung ist die folgende
Gleichung: S2 O Y = 4. L In dieser Gleichung bedeuten: y = Fahrspur-Abstand s =
Wegstrecke, die während des Ausschervorganges (Pos. 1 bis Pos. 4 in Fig. 1) zurückgelegt
wird Mittelwert des Lenkwinkels L = Achsabstand des Fahrzeugs
Die
Größe für die Wegstrecke s ist z.B. durch Multiplikation der Fahrzeuggeschwindigkeit
mit der Zeitdauer t, die zwischen den Pos. 1 und 4 in Fig. 1 verstreicht, zu ermitteln.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Wegstrecke s in einer entsprechenden
Rechenschaltung 26 ermittelt, der über die Signalleitung 32 ein der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs entsprechender Wert zugeführt wird. Die erwähnte Zeitdauer t wird
auf nicht dargestellte Weise z.B. dadurch ermittelt, daß man die Zeitdauer zwischen
zwei Lenkausschlägen "links" und "rechts" bestimmter Größe ermittelt.
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Es wird dabei davon ausgegangen, daß die erwähnten Lenkausschläge
bedeuten, daß das Fahrzeug tatsächlich seine Fahrspur für einen Überholvorgang verläßt.
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Die Rechengröße p für den Mittelwert des Lenkwinkels wird in einer
Rechenschaltung 28 ermittelt, der über die Signalleitung 30 das Ausgangssignal des
Sensors 11 zugeführt wird. In der Rechenschaltung 28 wird die mittlere Größe des
Lenkwinkels während eines Lenkausschlags berechnet. Entweder wird dabei der mittlere
Lenkausschlag für die Lenkrichtung "links" oder für die Lenkrichtung "rechts" genommen
oder es wird ein Mittelwert der beiden erwähnten Größen berechnet.
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Die Ausgangssignale der Rechenschaltung 26 und 28 werden einer weiteren
Rechenschaltung 27 zugeführt, in der der erwähnte Fahrspur-Abstand y entsprechend
der erwähnten Gleichung berechnet wird. Es wird dabei davon ausgegangen, daß der
Achsabstand L als vorgegebene Größe vorliegt. Das so ermittelte Ergebnis y wird
in einer Prüfschaltung 25 daraufhin überprüft, ob es im Bereich zwischen zwei und
sechs Metern liegt. Dies bedeutet, daß für einen Überholvorgang nur solche Werte
des Fahrspur-Abstandes als
relevant angesehen werden, die in dem
erwähnten Bereich zwischen zwei und sechs Metern liegen. Die Prüfschaltung 25 erzeugt
an ihrem Ausgang ein Signal, das einer weiteren Prüfschaltung 24 zugeführt wird.
Diese Prüfschaltung 24 stellt eine Einrichtung zur Unterdrückung des Überholvorgangs-Signals
für den Fall dar, daß der Betätigungsweg des Gaspedals 12 unter 75 % des normalen
Betätigungsweges liegt. Dies bedeutet, daß die Prüfschaltung 24 nur solche Signale
über die Signalleitung 22 überträgt, die zu den Zeiten auftreten, in denen der Fahrer
des Fahrzeugs das Gaspedal über 75 % des maximalen Betätigungsweges, d.h. praktisch
bei Vollgas betätigt hat. Es wird dabei davon ausgegangen, daß der Fahrer die erwähnte
Änderung der Fahrspuren nur dann zum Überholen vorgenommen hat, wenn er zugleich
das Gaspedal 12 weitgehend durchgetreten hat. Andererseits kann man auch davon ausgehen,
daß der Fahrer die hohe Motorleistung dringend braucht, wenn er das Gaspedal 12
weit durchgetreten hat, um den Überholvorgang zügig abschließen zu können. Eine
Unterbrechung des Kraftflusses wäre in einer solchen Situation also nicht zweckmäßig.
Deshalb wird dann eine Getriebegangumschaltung während eines Überholvorgangs nur
gesperrt, wenn der Fahrer gleichzeitig viel Gas gibt.
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Für die Ermittlung der Zeitdauer t kann auch ein Signal ausgewertet
werden, das vom Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs abgeleitet ist. Gegebenenfalls
wird eine Korrektur dieser Größe entsprechend den Gewohnheiten des Fahrzeugführers
vorgenommen.
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Es ist auch möglich, die beschriebene Einrichtung so zu ergänzen,
daß auch das Ende eines Überholvorgangs erkannt werden kann. Zu diesem Zweck kann
eine Vergleicher-Einrichtung vorgesehen sein, die zum Vergleich der Richtung und
der Größe zweier aufeinanderfolgender festgestellter
Fahrspuren-Abstände
dient. Es wird dann ein entsprechendes Signal erzeugt, wenn der erwähnte Vergleich
eine Rückkehr auf die ursprüngliche Fahrspur ergibt. Eine solche Einrichtung kann
vorteilhaft ein Zeitglied enthalten, das beim Auftreten eines Überholvorgangs-Signals
eingeschaltet wird und dessen Einschaltdauer nur unwesentlich länger ist als die
Dauer eines als Standard-Überholvorgang festgelegten Überholvorgangs. Nach Ablauf
des Zeitglieds kann eine Einrichtung zur Unterdrückung der Anzeige oder Auswertung
eines Überholvorgangs-Signals eingeschaltet werden.
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Zur Überprüfung der Frage, ob ein Überholvorgang auch tatsächlich
vorliegt, kann parallel zur Meßeinrichtung 31 eine weitere Vergleicher-Einrichtung
angeordnet werden, die sinngemäß ermittelt, ob das Fahrzeug nach dem Wechseln der
Fahrspur in der gleichen Richtung fährt, wie vor dem Fahrspur-Wechsel. Die Überprüfung
kann vorteilhaft durch den Vergleich des Produktes aus dem mittleren Lenkwinkel
p und der dazugehörenden Auslenkzeit zu der einen Seite mit dem Produkt aus dem
mittleren Lenkwinkel k und der dazugehörenden Auslenkzeit zu der anderen Seite vorgenommen
werden. Sind diese Produkte in etwa gleich groß dem Betrage nach, kann die erwähnte
weitere Vergleicher-Einrichtung ein entsprechendes Signal abgeben. Dieses Signal
kann mit dem Ausgangssignal der Prüfschaltung 25 in einer UND-Schaltung verknüpft
werden. Auf diese Weise wird also die weitere Prüf-Bedingung eingeführt, daß die
Fahrtrichtungen vor und nach dem Überholvorgang gleich oder in etwa sein müssen.