DE3334712C2 - Einrichtung zur Ermittlung eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

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 Überhol­ vorgangs automatisch verhindert wird, daß ein Gangwechsel, d. h. eine Kraftflußunterbrechung vorgenommen wird.

Es ist auch denkbar, eine automatische Anzeige auf einem überholenden Fahrzeug vorzusehen, mit der anderen Fahr­ zeugen das Überholen angekündigt wird.

Durch DE-OS 31 48 370 ist ein System zur Übertragung von Informationen zwischen Fahrzeugen vorbekannt, das insbesondere zur Überholwarnung dient. Ein überholendes (oder zur Überholung ansetzendes) Fahrzeug warnt mittels des Informationsübertragungs-Systems das zu überholende Fahrzeug, mit dem Ziel zu verhindern, daß das zu überholende Fahrzeug ausschert, damit eine mögliche Kollision vermieden wird. Eine Einrichtung, die selbsttätig erkennt, daß bzw. wann ein Fahrzeug überholt, ist dieser Veröffentlichung nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine sichere Erkennung eines Überhol­ vorgangs ermöglicht.

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.

Die Erfindungen haben den Vorteil, daß die erforderliche Signalverarbeitung und/oder die anschließenden Rechen­ vorgänge in einfacher Weise als Datenverarbeitungsvor­ gänge mit einem Mikrocomputer realisiert werden können.

Bei der Verwendung eines Sensors zur Erfassung der Lenk­ signale einer Lenkeinrichtung kann u. a. auf eine bereits zu anderen Zwecken (Lenküberwachung, Fahrstabilität) auf dem Fahrzeug vorhandene Einrichtung zurückgegriffen werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der bei der Erfindung verwendeten Prinzipien und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ein­ richtung mit einer Erfassung der Lenksignale eines Fahrzeugs.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, das sich zu­ nächst auf einer Fahrstraße 5 mit zwei Fahrtrichtungs­ spuren in Richtung des Pfeiles 6 bewegt. Es wird angenom­ men, daß sich dieses Fahrzeug anschickt, ein vor ihm fah­ rendes, nicht dargestelltes weiteres Fahrzeug zu überholen. Das Fahrzeug 1 bewegt sich deshalb entsprechend den Posi­ tionen 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 über­ holen. Nach dem Überholen bewegt sich das überholende Fahrzeug dann wieder auf die ursprüngliche Fahrspur 6 zu­ rück, so daß dann wieder ein Abstand von der Größe A von der vorhergehenden Fahrspur erreicht wird. Mit dem Begriff "Fahrspur" ist vorstehend jeweils die Bewegungsbahn des Fahrzeugs gemeint, dargestellt durch die Pfeile 6 und 7.

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 Kraft­ flußunterbrechung umsetzen kann, ist es vorteilhaft, den Betriebszustand "Überholen" automatisch erkennen zu können. So kann man z. B. eine optische Abtastung der Fahrbahndecke (z. B. Zählung äquidistanter Längsstreifen) oder eine Ab­ tastung elektromagnetischer Felder oder eine drahtlose Meldung einer vorgegebenen Abstandsänderung A vorsehen. In allen diesen Fällen liefert eine entsprechende Erken­ nungs-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 Ab­ stand kann z. B. in einem Bereich von zwei bis sechs Metern für einen Personenkraftwagen auf einer Straße mit Fahr­ spuren herkömmlicher Breite liegen.

Das auf die beschriebene Weise ermittelte Überholvor­ gangs-Signal kann z. B. auch dazu verwendet werden, daß am überholenden Fahrzeug eine Anzeige eingeschaltet wird, die dem zu überholenden Fahrzeug bzw. dessen Fahrer an­ zeigt, daß ein anderes Fahrzeug zum Überholen ansetzt.

Das erwähnte Überholvorgangs-Signal kann in einfacher Weise auch wie folgt gewonnen werden. Bei den Lenkbewe­ gungen, die das Fahrzeug bei seiner Fahrt von der Fahr­ spur 6 auf die Fahrspur 7 ausführt, ist zu erkennen, daß es sich dabei zunächst um einen Lenkausschlag nach links (Lenkwinkel β in Position 2) und dann um einen Lenkausschlag nach rechts (Lenkwinkel β 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 gegen­ über 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 Auswerteein­ richtung zum Auswerten und Vergleichen der Dauer und/ oder der Größe und/oder des zeitlichen Verlaufs der Lenk­ signale eines Lenkvorgangs umfaßt. Die Meßeinrichtung um­ faßt ferner eine Rechenschaltung, der die Lenksignale oder entsprechende Rechengrößen sowie weitere Signale oder entsprechende weitere Rechengrößen über den Fahrzu­ stand (z. B. Geschwindigkeit) des Fahrzeugs zugeführt wer­ den. Im einfachsten Falle werden lediglich die Verläufe der Lenksignale bei "Lenkausschlag - links-" und "Lenkaus­ schlag - rechts" miteinander verglichen. Wenn diese Ver­ läufe 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.

Ein entsprechendes Signal kann dann ausgewertet werden. Bei dieser Methode der Erkennung eines Überholvorgangs mittels der Auswertung von Lenksignalen ist es nicht unbedingt erforderlich, den Abstand A zwischen den Fahr­ spuren 6 und 7 gesondert zu messen oder auszurechnen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrich­ tung zur Erkennung eines Überholvorgangs bei einem Fahr­ zeug dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Fahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine (Motor 14) aufweist, die mittels eines Gaspedals 12 gesteuert wird. Der Mo­ tor 14 ist über eine Kupplung 15 mit einem Schaltge­ triebe 16 verbunden, das schließlich die Räder 17 des Fahrzeugs antreibt. Zur Lenkung des Fahrzeugs ist ein Lenkrad 10 vorgesehen.

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 Mo­ tors 14 erfolgt über eine Signalleitung 23. Die Steu­ erung der Kupplung 15 erfolgt über eine Signalleitung 21, während die Steuerung des Getriebes 16 über eine Signal­ leitung 20 erfolgt.

Die Antriebsleistung des Fahrzeugs wird vom Fahrer durch Betätigung des Gaspedals 12 (Betätigungsweg "x") vorge­ geben. Ein entsprechendes Signal, das gegebenenfalls auch aus einer mechanisch übertragenen Wegstrecke be­ stehen 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 Getriebe­ steuerung 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- Ge­ schwindigkeit entsprechende Größe.

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 darge­ stellten Ausführungsbeispiel eine Meßeinrichtung 31 zur Ermittlung eines Überholvorganges. Die Meßeinrichtung 31 ist über die Signalleitung 32 mit dem Ausgang des Sen­ sors 18 am Rad 17 verbunden. Weiterhin ist die Meßein­ richtung 31 über eine Signalleitung 30 mit dem Ausgang eines weiteren Sensors 11 verbunden, der die Lenkaus­ schläge 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 Signal­ leitung 22 der Motor- und Getriebesteuerung 19 zugeführt.

In der Meßeinrichtung 31 wird eine Berechnung des Ab­ standes 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:

In dieser Gleichung bedeuten:
y = Fahrspur-Abstand
s = Wegstrecke, die während des Ausschervorganges (Pos. 1 bis Pos. 4 in Fig. 1) zurückgelegt wird
β = Mittelwert des Lenkwinkels
L = Achsabstand des Fahrzeugs

Die Größe für die Wegstrecke s ist z. B. durch Multi­ plikation der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Zeit­ dauer t, die zwischen den Pos. 1 und 4 in Fig. 1 ver­ streicht, zu ermitteln. In dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Wegstrecke s in einer entsprechen­ den Rechenschaltung 26 ermittelt, der über die Signal­ leitung 32 ein der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ent­ sprechender Wert zugeführt wird. Die erwähnte Zeitdau­ er t wird auf nicht dargestellte Weise z. B. dadurch ermittelt, daß man die Zeitdauer zwischen zwei Lenkaus­ schlägen "links" und "rechts" bestimmter Größe ermittelt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß die erwähnten Lenk­ ausschläge bedeuten, daß das Fahrzeug tatsächlich seine Fahrspur für einen Überholvorgang verläßt.

Die Rechengröße 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 mitt­ lere 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.

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 Über­ holvorgang 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 weite­ ren Prüfschaltung 24 zugeführt wird. Diese Prüfschal­ tung 24 stellt eine Einrichtung zur Unterdrückung des Überholvorgangs-Signals für den Fall dar, daß der Be­ tätigungsweg des Gaspedals 12 unter 75% des normalen Betätigungsweges liegt. Dies bedeutet, daß die Prüfschal­ tung 24 nur solche Signale über die Signalleitung 22 über­ trägt, die zu den Zeiten auftreten, in denen der Fahrer des Fahrzeugs das Gaspedal über 75% des maximalen Betäti­ gungsweges, 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 durchge­ treten 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 Unter­ brechung des Kraftflusses wäre in einer solchen Situation also nicht zweckmäßig. Deshalb wird dann eine Getriebe­ gangumschaltung während eines Überholvorgangs nur gesperrt, wenn der Fahrer gleichzeitig viel Gas gibt.

Für die Ermittlung der Zeitdauer t kann auch ein Signal ausgewertet werden, das vom Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs abgeleitet ist. Gegebenenfalls wird eine Kor­ rektur dieser Größe entsprechend den Gewohnheiten des Fahrzeugführers vorgenommen.

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-Ein­ richtung vorgesehen sein, die zum Vergleich der Richtung und der Größe zweier aufeinanderfolgender festgestellter Fahrspuren-Abstände dient. Es wird dann ein entspre­ chendes Signal erzeugt, wenn der erwähnte Vergleich eine Rückkehr auf die ursprüngliche Fahrspur ergibt. Eine solche Einrichtung kann vorteilhaft ein Zeitglied ent­ halten, das beim Auftreten eines Überholvorgangs-Signals eingeschaltet wird und dessen Einschaltdauer nur unwesent­ lich länger ist als die Dauer eines als Standard-Überhol­ vorgang festgelegten Überholvorgangs. Nach Ablauf des Zeit­ glieds kann eine Einrichtung zur Unterdrückung der Anzeige oder Auswertung eines Überholvorgangs-Signals eingeschal­ tet werden.

Zur Überprüfung der Frage, ob ein Überholvorgang auch tat­ sächlich 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 und der dazugehörenden Auslenkzeit zu der einen Seite mit dem Produkt aus dem mittleren Lenkwinkel und der dazu­ gehörenden Auslenkzeit zu der anderen Seite vorgenommen werden. Sind diese Produkte in etwa gleich groß dem Be­ trage nach, kann die erwähnte weitere Vergleicher-Einrich­ tung 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 Fahrtrich­ tungen vor und nach dem Überholvorgang gleich oder in etwa gleich sein müssen.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Ermittlung eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist eine Meßeinrichtung (31) zur Ermittlung des Abstandes (y, A) zwischen den von dem Fahrzeug (1, 2, 3, 4) vor und nach einem Lenkvorgang eingenommenen Fahrspuren (6, 7) vorgesehen;
• b) Die Meßeinrichtung (31) erzeugt ein dem Abstand (y) der Fahrspuren (6, 7) entsprechendes Signal und/ oder ein das Überschreiten eines vorgegebenen oder vorwählbaren Abstandes anzeigendes Signal.

2. Einrichtung zur Ermittlung eines Überholvorgangs bei einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist ein Sensor (11) zur Erfassung der von einer Lenkeinrichtung (10) des Fahrzeugs (1) erzeugten Lenksignale (β) vorgesehen;
• b) Es ist eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten und Vergleichen der Dauer und/oder der Größe und/oder des zeitlichen Verlaufes der Lenksignale (β) eines Lenkvorganges vorgesehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Meßeinrichtung (31) enthält einen Sensor (11) zur Erfassung der von einer Lenkeinrichtung (10) des Fahrzeugs (1) erzeugten Lenksignale;
• b) Die Meßeinrichtung (31) umfaßt eine Rechenschal­ tung (26, 27, 28), der die Lenksignale (β) oder entsprechende Rechengrößen sowie weitere Signale oder entsprechende weitere Rechengrößen über den Fahrzustand des Fahrzeuges (1) zugeführt werden und die zur Berechnung des Abstandes (y) zwischen den von dem Fahrzeug (1) vor und nach einem Lenk­ vorgang eingenommenen Fahrspuren (6, 7) dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist eine Vergleicher-Einrichtung zum Vergleich der bei einem Überholvorgang für entgegengesetzte Lenkrichtungen erzeugten Lenksignale bzw. der ent­ sprechenden Rechengrößen vorgesehen;
• b) Die Rechenschaltung bzw. Auswerteeinrichtung ist so aufgebaut, daß sie ein einen Überholvorgang anzeigendes Signal erzeugt, wenn die der Verglei­ cher-Einrichtung zugeführten Lenksignale bezüglich ihrer Dauer und/oder ihrer Größe eine vorgegebene Differenz nicht überschreiten.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein einen Überholvorgang anzeigendes Signal nur dann angezeigt oder ausgewertet wird, wenn der festgestellte Fahrspuren-Abstand einen Betrag von etwa zwei bis sechs Meter aufweist.

6. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßein­ richtung bzw. Auswerteeinrichtung vom Fahrtrichtungs­ anzeiger abgeleitete Signale zugeführt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Feststellen des Endes eines Überholvor­ gangs vorgesehen ist, die eine Vergleicher-Einrichtung zum Vergleich der Richtung und der Größe zweier auf­ einanderfolgender festgestellter Fahrspuren-Abstände enthält.

8. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist ein Zeitglied vorgesehen, das beim Auf­ treten eines Überholvorgangs-Signals eingeschal­ tet wird und dessen Einschaltdauer nur unwesent­ lich länger ist als die Dauer eines als Standard- Überholvorgang festgelegten Überholvorgangs;
• b) Es ist eine nach Ablauf des Zeitgliedes einschalt­ bare Einrichtung zur Unterdrückung der Anzeige oder Auswertung eines Überholvorgangs-Signals vorgesehen.

9. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrich­ tung zur Unterdrückung des Überholvorgangs-Signals vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Stellung des den Antrieb des Fahrzeugs steuernden Bedienungs­ organes (12) einschaltbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgen­ de Merkmale:

• a) Als Bedienungsorgan für den Antrieb des Fahrzeugs (1) dient das Gaspedal (12) einer Verbrennungs­ kraftmaschine (14);
• b) Die Einrichtung zur Unterdrückung des Überholvor­ gangs-Signals ist nur bei einer Stellung des Gas­ pedals (12) einschaltbar, die weniger als etwa 75% des normalen Betätigungsweges des Gaspedals (12) entspricht.

11. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkein­ richtung ein Lenkrad (10) umfaßt, wobei die Lenk­ signale (β) dem Ausschlag des Lenkrades entsprechen.

12. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Fahrzeug mit einer das Fahrzeug über ein Getriebe antreibenden Maschine, dadurch gekennzeich­ net, daß eine ein Überholvorgangs-Signal übertragende Signal- oder Datenleitung mit einem Steuereingang einer Einrichtung zum Unterdrücken von Schaltbefehlen für das Getriebe verbunden ist.