DE3813083A1 - Automatische einparkeinrichtung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Immer wenn ein Wagen in einen Raum mit begrenzter Breite und Länge, wie in eine Garage oder eine Parklücke auf der Straße zwischen zwei parkenden Wagen eingeparkt werden soll, muß der Wagen geschickt gefahren werden. Üblicherweise muß der Fahrer durch Abschätzen entscheiden, ob die Parklücke breit und lang genug ist, und den Wagen geschickt rückwärts fahren.

Für den Fall, daß die Abschätzung nicht richtig war, oder die Fahrkunst nicht groß genug ist, wird die Park­ operation Schwierigkeiten bereiten, oder der Wagen muß wiederholt vor- und zurückgefahren werden, wobei eine Menge Zeit vergeht, abgesehen davon, daß möglicherweise ein Zu­ sammenstoßen mit anderen Wagen oder Objekten und Verkratzen des Lackes das Ergebnis sein kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automa­ tische Parkeinrichtung zum Einparken eines Wagens in eine Parklücke und insbesondere eine Einrichtung, die dem Fahrer beim Durchführen einer S-förmigen Einparkbewegung (wie beispielsweise ein Parallel­ einparken entlang der Straße) behilflich ist, um die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten beim Einparken zu beseitigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine auto­ matische Einparkeinrichtung zum Rückwärtseinparken eines Wagens in eine Parklücke zu schaffen, bestehend aus einem Sensor zum Messen der relativen Position zwischen Karosserie und Parklücke; Übertragen der gemessenen Daten in einen Mikrocomputer und Erzeugen eines Signals zum Instruieren des Fahrers, oder Steuern des Kraftfahrzeugs, um den Wagen zeitgerecht und zweck­ mäßig nach rückwärts zu fahren, wobei Abstandssensoren zur Messung des seitlichen Abstandes zwischen dem Wa­ gen und einem Hindernis verwendet werden; und gleich­ zeitig Bewegungssensoren verwendet werden, um den Bewe­ gungsabstand des Wagens herauszufinden; wobei der Mikro­ computer den Rücksetzweg nach einem einfachen Verfahren berechnet und den Fahrvorgang gemäß dem kleinsten Wen­ deradius des Wagens auf einfache Art steuert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ein­ parkeinrichtung gelöst, gekennzeichnet durch Bewe­ gungssensoren, die im Radantriebssystem installiert sind, um den Bewegungsspielraum vor und hinter einem Wagen zu messen, Hindernissensoren bestehend aus mehre­ ren Abstandsmeßeinrichtungen, die jeweils an geeigne­ ten Positionen am Wagen angeordnet sind, um den Ab­ stand zwischen gewissen Teilen des Wagens und Hinder­ nissen zu messen, und einen Mikrocomputer, der die Daten der Bewegungssensoren und der Hindernissensoren in Übereinstimmung mit den Erfordernissen des Fahrers aufnimmt, um die relative Position zwischen Karosse­ rie und den Hindernissen auf einem Fahrweg des Wagens zu bestimmen und abzuschätzen, ob eine Einparkstellung genügend Raum hat und die Steuerparameter für den rückwärts zu fahrenden Weg des Wagens zu berechnen, oder der Computer kann verschiedene Fahrmechanismen des Wagens direkt steuern, um einen genauen und rechtzeitigen Antrieb zu erzielen. Darüber hinaus basiert die Berechnung für die Wegsteuerung darauf, daß der Wagen Kurven mit einem vorbestimmten Radius und geradeaus fahren kann, um die Fahroperationen zu vereinfachen, wobei der vorbestimmte Radius der Radius des kleinsten Wendekreises des Wagens ist.

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Hauptbauteile gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ausführungsform der Hindernis-Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Arbeits­ weise der Hindernis-Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D zahlreiche Einparkarten eines Wagens;

Fig. 5 einen S-förmigen Weg, der von einem Mikro­ computer berechnet worden ist, und von einem Wagen rückwärts gefahren wird;

Fig. 6 einen L-förmigen Weg, der von einem Mikro­ computer berechnet worden ist, und von einem Wagen rückwärts gefahren wird;

Fig. 7 eine Ausführungsform einer Schalttafel zur Betätigung und Anzeige des Mikrocomputers; und

Fig. 8 ein Blockschaltbild der vorliegenden Er­ findung mit Betätigungseinrichtungen für die Antriebsmechanismen eines Wagens.

Fig. 1 zeigt die vorliegende Erfindung, die im we­ sentlichen besteht aus einem Mikrocomputer 1 mit einem CPU 10, einem Zeitimpulsgenerator 11, einem ROM 12 und einem RAM 13. An einer für den Fahrer geeigneten Position ist ein Betätigungstastenfeld 14 installiert, so daß Instruktionssignale in den Mikro­ computer 1 eingegeben werden können, um vorgegebene Betriebsbedingungen auswählen zu können, sowie bei­ spielsweise Starten des Motors, Parken auf der linken Seite, rechten Seite, Unterbrechen oder Stop. Die Ausgangssignale des Mikrocomputers 1 werden an einer Anzeigeeinrichtung 15 angezeigt, um den Fahrer mittels Ton-, Licht- oder Markierungssignalen zu instruieren; weiterhin können Steuersignale über Antriebssteuerungseinrichtungen 4 dazu verwendet werden, einen Wagen auf die gewünschte Art und Weise zu fahren. Der Mikrocomputer 1 arbeitet in Überein­ stimmung mit den Daten, die von den Hindernis-Sensoren 2 und den Bewegungs-Sensoren 3 erzeugt werden.

Die Hindernis-Sensoren 2 bestehen aus mehreren Abstands­ meßeinrichtungen, wie beispielsweise den Ultraschall- Abstandsmeßeinrichtungen t₁, t₂ . . . t _n , die jeweils an einer geeigneten Position am Wagen montiert sind und in verschiedene Richtungen weisen, um die Abstände zwischen Hindernissen und dem Wagen zu messen. Die Ab­ standsdaten werden in den Mikrocomputer 1 übertragen, der diesen Daten in Übereinstimmung mit den Wagen-Bewe­ gungsdaten verarbeitet, die von den Bewegungssensoren 3 ermittelt werden, damit der Mikrocomputer 1 die relati­ ven Positionen zwischen den Hindernissen und dem Wagen entlang des Fahrweges des Wagens herausfindet; und dann können die Steuerungsparameter für das Rückwärts­ fahren bestimmt werden. Die Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Operation werden später gegeben.

Die Bewegungs-Sensoren 3 werden zum Feststellen der Be­ wegungsstrecke eines Wagens einschließlich der Bewe­ gung nach vorne, nach rückwärts und der Wendebewegung verwendet. Die Bewegungsdaten werden durch Berechnen der Umdrehungen der Wagenräder erhalten. Der Weg eines Wagens kann aus den Umdrehungen der Wagenräder oder der Ausgangswelle des Motors erhalten werden, wenn die Kurven­ bewegung eines Wagens nicht analysiert werden muß. Für das laufende Kraftfahrzeug, welches mit den Hinter­ rädern angetrieben wird, und mit den Vorderrädern gelenkt wird, kann ein Umdrehungszahlmesser an der Kardanwelle vor dem Differentialgetriebe zum Messen der Wagenbewegung angeordnet werden. (T ent­ spricht der Bewegungslänge des Mittelpunktes auf der Achse der beiden Hinterräder.) Wenn die Wende­ kurve eines Wagens analysiert werden muß, sollten die Hinterräder oder irgendwelche zwei Räder mit Umdrehungs­ zahlmeßgeräten versehen sein, um die Bewegung dieser beiden Räder zu messen und den geometrischen Ort der Be­ wegung eines Wagens zu erhalten. Der Meßwert des Zählers der Bewegungssensoren 3 wird periodisch vom Mikrocompu­ ter 1 aufgenommen und dann verarbeitet, um den geome­ trischen Ort der Bewegung des Wagens und die zugehöri­ gen Positionen der verschiedenen Teile des Wagens zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erhalten; dann werden die vorstehend genannten Daten zusammen mit den Daten der Hindernissensoren 2 verarbeitet. Die Berechnung des vorstehend genannten geometrischen Ortes liegt im Bereich der allgemeinen Geometrie, und es werden daher keine Einzelheiten erläutert.

Fig. 2 zeigt die Abstands-Meßeinrichtungen der Hinder­ nissensoren 2, die an einem Wagen montiert sind, wobei an jeder der vier Ecken 51, 52, 53 und 54 des Kraftfahrzeuges 5 zwei Ultraschall-Abstandsmeßeinheiten installiert sind, die in Längs- und Querrichtung des Wagens ausgerichtet sind, d. h. die Übertragungs- und Aufnahmesätze t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆, t₇ und t₈ liegen den vorderen rück­ wärtigen, linken und rechten Richtungen des Wagens jeweils gegenüber, wobei jeder der Sätze ein Ultra­ schallsignal auf ein Objekt aussenden kann, und das am Objekt reflektierte Signal durch die Aufnahmesätze erhalten wird; dann wird der Abstand zwischen dem Wagen und dem Hindernis durch einen elektronischen Schalt­ kreis (nicht dargestellt) berechnet. Der Grund für die Montage von Sende/Aufnahmesätzen an den Ecken eines Wagens besteht darin, daß die Wagenecken während dem Wen­ den des Wagens vorzugsweise an ein Hindernis anstoßen, und daher wird der zwischen der Ecke eines Wagens und einem Hindernis ermittelte Abstand dazu verwendet, zu verhindern, daß der Wagen gegen das Hindernis fährt. Natürlich können an den anderen Teilen des Wagens auch andere Meßeinrichtungen, falls notwendig, installiert sein, um für den Wagen mehr Schutz zu bieten. Die Ultraschall-Abstandsmeßeinrichtung kann entsprechend der allgemein bekannten Technologie ausgebildet sein; und der Übertragungswinkel des Ultraschallsignals kann auf geeignete Art und Weise eingestellt sein.

Im allgemeinen werden die Meßeinheiten an den vorderen und rückwärtigen Ecken des Wagens dazu verwendet, eine direkte Kollision zu verhindern, und sollten einen großen Übertragungswinkel R₁ aufweisen, wo­ gegen die Meßeinheiten an den linken und rechten Seiten des Wagens, die zum Erfassen von Hindernissen an beiden Seiten des Wagens verwendet werden, einen kleineren Übertragungswinkel R₂ haben können. Die verschiedenen Meßeinrichtungen müssen nicht gleichzeitig im Betrieb sein, d. h. es ist nur eine begrenzte An­ zahl von Meßeinheiten erforderlich, die in einer vor­ gegebenen Situation betätigt werden müssen; bei­ spielsweise wenn ein Wagen vorwärts fährt, um eine Park­ position an der linken oder rechten Seite zu suchen, müssen nur die Meßeinrichtungen auf der linken oder rechten Seite betätigt werden, d. h. die Einrichtungen t₂, t₆ oder t₄ und t₈. Wenn ein Wagen rückwärts fährt, um auf der rechten Seite einzuparken (S-förmiger Ein­ parkweg), brauchen nur die Meßeinrichtungen t₃, t₄, t₇ und t₈ auf der rechten Seite des Wagens betätigt wer­ den, um ein Zusammenstoßen mit einem Hindernis zu ver­ hindern. Wenn ein Wagen nach rückwärts fährt, um auf der rechten Seite einzuparken (L-förmiges Einparken), brauchen nur die Meßeinrichtungen t₇ und t₈ an der Rückseite des Wagens betätigt werden. Die vorstehend genannte Operationswahl kann mit dem Mikrocomputer 1 in Übereinstimmung mit den Instruktionen für die je­ weiligen unterschiedlichen Einparkarten kontrolliert werden.

Fig. 3 zeigt, wie ein Wagen 5 die Positionen von Hinder­ nissen ermittelt. Wenn ein Wagen 5 in Pfeilrichtung H fährt, passiert er die Positionen, wie beispielsweise P₀, P₁, P₂ und P₃; wenn der Wagen in die Position P₀ gelangt, wird der Mikrocomputer 1 (siehe Fig. 1) angewiesen, eine Parklücke auf der rechten Seite des Wagens zu ermitteln. Von diesem Zeitpunkt an nimmt der Mikrocomputer 1 in regelmäßigen Zeitabständen die Abstandswerte von der Ab­ standsmeßeinrichtung t bis zu den Hindernissen a₁, a₂ und a₃ auf der rechten Seite des Wagens auf (wie bei­ spielsweise der Abstand Dp des Wagens in der Posi­ tion P₀, der Abstand Ds des Wagens in der Position P₁; und in der Position P₂ und der Abstand De in der Posi­ tion D₃) und vergleicht diese Werte mit einem Sollwert D. Immer dann, wenn der gemessene Wert größer als D ist, wie dies nach der Position P₁ gemäß Fig. 3 ist, wird dann der Fahrweg nach vorne des Wagens mit dem Bewe­ gungssensor 3 (Fig. 1) aufgezeichnet und aufaddiert.

Für den Fall, daß eine Reihe von Abstandswerten inner­ halb eines Fahr-Sollwertes L fortlaufend größer als der Sollwert D ist, heißt dies, daß die Parklücke auf der rechten Seite des Wagens für das Einparken groß ge­ nug ist, dann wird die Anzeigeeinrichtung 15 (Fig. 1) ein Signal aussenden, um eine mögliche Parkoperation anzuzeigen; ansonsten wird ein Signal angezeigt, das dem Fahrer angibt, daß der Raum für das Einparken nicht zur Verfügung steht, und der Mikrocomputer sucht wei­ ter nach einer geeigneten Parklücke. Die Sollwerte D und L können durch den Mikrocomputer 1 in Überein­ stimmung mit vorbestimmten Parametern oder einer Da­ tenliste, die vorher vorbereitet worden ist, be­ stimmt oder ausgewählt werden, wobei jedoch unter­ schiedliche Einparkarten unterschiedliche Arten der Berechnung der Sollwerte erfordern, deren Einzelheiten später beschrieben werden. Um eine Parklücke zu messen, müssen an einer Seite des Wagens zwei Meßeinheiten zusammen verwendet werden (beispielsweise t₄ und t₈ gemäß Fig. 2), um schnell die Gesamtlänge einer Park­ lücke zu messen.

Die Fig. 4A bis 4D zeigen vier Haupt-Einparkarten eines Wagens. Fig. 4A zeigt das Einparken an der rech­ ten Seite einer Straße und parallel zu dieser. Fig. 4B zeigt ein rechtwinkliges Einparken nach rechts. Fig. 4C zeigt ein linksseitiges paralleles Einparken. Fig. 4D zeigt ein rechtwinkliges Einparken nach links. In den vorstehend genannten Figuren bezeichnet K₁, K₂, K₃, K₄ die Parklücke, die jeweils ermittelt worden ist und eine Länge und Tiefe, wie beispielsweise L₁, D₁; L₂, D₂; L₃, D₃; L₄, D₄ aufweist, die auch genügend Freiraum für das Fahren des Wagens beinhaltet. Der Wagen 5 hält an einer geeigneten Position nach dem Vorbeifahren an der Parklücke in Pfeilrichtung F und dann wird der Wa­ gen entlang einem geeigneten geometrischen Ort in eine Endposition 5′ gefahren. Der Ausgangspunkt 50 und der Haltepunkt 50′ in den vorstehend genannten Figuren ge­ ben jeweils den Mittelpunkt der Achse der beiden Hinterrä­ der des Wagens 5 bzw. 5′ an. (Im allgemeinen werden die Vorderräder eines Wagens zum Lenken verwendet und die Achse der Hinterräder ist der Drehmittelpunkt eines Wagens, und daher ist der Mittelpunkt der Hinterradachse geeignet, um den Fahrweg eines Wagens zu beschreiben.) In den Fig. 4A und 4C ähnelt der Fahrweg des Wagens einer "S-Form" und in den Fig. 4B und 4D einer "L-Form".

Berechnung und Steuerung zum Einparken eines Wagens auf der linken oder rechten Seite sind mit Ausnahme der Be­ zeichnung des Sensor-Vorganges und des Antriebes gleich. Daher werden nur die Berechnung und die Steuerungsvorgänge für das rechtzeitige Einparken in "S-Form" und "L-Form" in den Fig. 5 und 6 beschrieben.

Fig. 5 zeigt die Analyse der Berechnung und Steuerung eines Kraftfahrzeuges, das durch Rückwärtsfahren auf der rechten Seite einparkt, durch den Mikrocomputer 1. Der Wagen 5 fährt von einer Startposition Ps aus nach rückwärts in seine Endposition Pe, wobei der Fahrweg durch eine Kurve TQU angegeben ist, die im wesentlichen den geometrische Ort der Bewegung des Mittelpunktes der Hinterradachse des Wagens darstellt. T und U fallen auf die Mittelpunkte der Startposition Ps und der Stopposition Pe. Die Kurve TQU besteht aus zwei Kreisbogenteilen TQ und QU, die jeweils einen Win­ kel β und einen Radius R aufweisen. Der R-Radius R ist der Radius des kleinsten Wendekreises des Wagens 5 vom Mittelpunkt der Hinterradachse aus gemessen; wo­ bei das Steuerrad des Wagens 5 nach rechts bis zum Anschlag gedreht sein sollte, um die Rückfahrbewe­ gung in der Startposition Ps zu beginnen und entlang eines Bogens im Winkel β um einen Mittelpunkt M zu fahren; dann muß das Steuerrad des Wagens nach links bis zum Anschlag gedreht werden, damit der Wagen nach rück­ wärts entlang einem Bogen im Winkel β um einen Mittel­ punkt N fahren kann, bis der Wagen in seiner Endposi­ tion Pe steht. In diesem Fall sind die Berechnungen und Steuerungsvorgänge am einfachsten. Bevor der Wagen 5 die Startposition Ps erreicht, sollten die Vorgänge zum Feststellen der relativen Position des Wagens zu den Hindernissen (siehe Fig. 3) durchgeführt wer­ den, d. h., um sicherzustellen, daß die Parklücke auf der rechten Seite zum Einparken des Wagens eine aus­ reichende Länge L₁ und einen ausreichenden Abstand D₁ zum Hindernis A aufweist; dann wird der Wagen in der Startposition Ps gestoppt, um für die Rückfahr­ bewegung bereit zu sein, ohne daß während dem Rück­ wärtsfahren das Hindernis berührt wird. Wenn der Wa­ gen 5 in die Schlußposition Pe fährt, ist die äußere Kante der Karosserie zum Hindernis A ausgerichtet.

Bei der vorstehend beschriebenen Figur besteht der geometrische Ort der Bewegung der vorderen rechten Ecke des Wagens aus zwei Bogenabschnitten S₁, S₂ und S₂, S₃. Der Bogen S₂ und S₃ und die Außenkante des Hindernisses A schneiden sich im Punkt B. Theoretisch würde der Abstand zwischen dem Punkt B und der rück­ wärtigen Kante des Wagens beim Erreichen der End­ position Pe die Mindestlänge der erforderlichen Parklücke bestimmen; wobei die Mindestbreite der Parklücke von der äußeren Kante des Hindernisses gleich der Wagenbreite ist. In der Praxis werden zusätzlich zu der gemessenen Mindestparklücke drei Abstände l₁, l₂ und l₃ (siehe Fig. 5) addiert, um die Länge L₁ und die Breite D₁ der erforderlichen Park­ lücke zu bestimmen. Wenn davon ausgegangen wird, daß ein Wagen 5 in der Startposition Ps einen Abstand C zwischen seiner rechten Seite und dem Hindernis A hat und eine Breite W aufweist und der Abstand zwischen der Hinterradachse und der Vorderkante und der hinteren Kan­ te des Wagens jeweils f bzw. b ist, dann kann die Länge L₁ und die Breite D₁ der erforderlichen Parklücke gemäß der folgenden Formel ermittelt werden:

Wenn der Stoppunkt für den vorwärts fahrenden Wagen 5 (d. h. die Startposition Ps für das Rücksetzen des Wa­ gens) bestimmt ist, könnte die vordere Kante E des Hin­ dernisses A an der Vorderkante der erforderlichen Park­ lücke liegen, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, damit die Hinterradachse vor der vorderen Ecke E mit einem Abstand l₀ liegt, was durch die folgende Glei­ chung erhalten wird:

oder die rückwärtige Ecke E des Hindernisses A könnte mit der rückwärtigen Kantenlinie der erforderlichen Parklücke zusammenfallen, damit die Hinterradachse zu dem vorderen Punkt E′ einen Abstand l₀ (siehe Fig. 5) hat; wobei der Wert für l₀ durch die folgende Gleichung erzielt werden kann:

l′₀ = l₀ + L₁ = 2R · sin β + b + l₂.

Der Winkel β in den beiden vorstehend geschriebenen Gleichungen kann, wie folgt, erhalten werden:

β = cos^-1 [(2R-C-W)/2R].

Der Rücksetzweg des Wagens wird durch den Mikrocompu­ ter 1 in Übereinstimmung mit dem durch die Bewegungssen­ soren 3 ermittelten Wert gesteuert, um zu berechnen, ob der Wagen um den vorbestimmten Winkel β gewendet und zurückgesetzt hat.

Fig. 6 zeigt eine Weganalyse eines Wagens 5 beim recht­ winkligen Einparken nach rechts mittels der Steuerung eines Mikrocomputers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Wagen 5 fährt von der Startposition Px entlang einem Weg XY in eine Position Py und fährt dann ent­ lang einem geraden Weg YZ nach rückwärts in die End­ position Pz, wobei die Endkante des Wagens und das Hindernis B zueinander ausgerichtet sind. Der Punkt X ist im wesentlichen der Mittelpunkt der Hinterrad­ achse des Wagens 5 beim Anhalten des Wagens in der Aus­ gangsposition Px; der bogenförmige Weg XY ist im we­ sentlichen ein Bogen entsprechend einem Viertelkreis mit einem Radius R, der vom Mittelpunkt der Hinter­ radachse beim Rücksetzen des Wagens beschrieben wird; andes ausgedrückt, wenn der Wagen aus der Ausgangs­ position Px seine Rücksetzbewegung startet, muß das Steuerrad nach rechts bis zum Anschlag gedreht wer­ den, damit der Wagen entlang einem Kreisbogen mit einem Mittelpunkt O so lange zurücksetzt, bis er die Position Py erreicht hat; dann sollte das Steuer­ rad in seine mittlere Position gedreht werden, bevor der Wagen um einen Abstand Δ d in die Position Pz ge­ rade nach rückwärts gefahren wird. Bevor der Wagen 5 die Startposition Px erreicht, muß der Ermittlungs­ vorgang für die Parklücke durchgeführt werden, d. h., wenn der Wagen parallel der äußeren Kante des Hinder­ nisses fährt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Parklücke gemessen und berechnet und im Wagen eine Instruktion ausgegeben, damit dieser in einer korrek­ ten Position angehalten wird (d. h. der Startposition Px für das Rücksetzen des Wagens). Bei dem vorstehend be­ schriebenen Vorgang sollte der Abstand Px zwischen dem Wagen 5 und der Außenkante des Hindernisses B größer als ein Mindestabstand Cmin sein, um wenigstens einen Abstand d₁ zwischen dem Bogen G (geometrischer Ort der Bewegung der rechten Seite des Wagens) und der vorderen Ecke H der erforderlichen Parklücke während dem Rück­ setzen des Wagens aufrechtzuerhalten.

Wenn davon ausgegangen wird, daß ein Wagen 5 eine Brei­ te W, eine Länge l, einen Abstand b zwischen der Hin­ terradachse und dem hinteren Ende des Wagens hat und weiterhin davon ausgegangen wird, daß der Wagen auf der Mittellinie der erforderlichen Parklücken-Länge L₂ mit einem Abstand d₃ jeweils auf beiden Seiten und einem Abstand d₂ an der hinteren Seite parkt, werden die Werte für L₂, die Tiefe D₂ (gemessen von der Karosserie aus) und der Mindestabstand Cmin entsprechend den folgenden Gleichungen erhalten:

Die durch die vorstehenden Gleichungen erhaltenen Werte für L₂ und Cmin ermöglichen es, daß der Abstand Cx zwi­ schen dem Wagen und der Außenkante des Hindernisses B während dem Rücksetzen des Wagens eingestellt wird und der Parkraum so gemessen wird, daß er den Anforderungen für Cx und Cmin entspricht; beispielsweise kann der Mikro­ computer ein Alarmsignal aussenden, um die Instruktion für eine Vergrößerung des Abstandes zu erhalten, oder um den Wagen direkt mit einem Steuersignal zu betätigen, um die notwendige Einstellung durchzuführen. Der nicht lineare geometrische Ort der Vorwärtsbewegung kann mit den Bewe­ gungssensoren 3 detektiert werden und kann zum Einstellen der Werte verwendet werden, die durch die Hindernis-Senso­ ren 2 ermittelt werden, um die relative Position zwi­ schen dem Hindernis B und dem Wagen 5 zu bestimmen. Wenn der Wagen 5 beim Ankommen in der Startposition Px gestoppt wird, wird der Abstand zwischen der Hinter­ radachse und der Mittellinie ML der Parklücke (d. h. der Mittellinie des Raums des Hindernisses B) fest­ gestellt und ermittelt, ob er gleich dem Mindest­ radius R basierend auf dem Mittelpunkt der Hinter­ radachse ist. Beim Rücksetzen in die Position Py wird der Wagen 5 weiter geradeaus zurückgesetzt, bis er die Position Pz erreicht, wobei der vorstehend genannte Weg Δ d des Wagens 5 durch die folgende Gleichung erhalten werden kann:

d = Cx + W/2 + l - R - b

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Schalttafel zur Betätigung und Anzeige des Mikrocomputers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Teil der Schalttafel ist mit einem Betätigungstastenfeld 14 versehen, welches vier Druckknöpfe zum Wählen der Operation aufweist, d. h. die Betriebsarten links parallel Einparken, links rechtwinklig Einparken, rechts parallel Einparken und rechts rechtwinklig Einparken. Mittels der vor­ stehend genannten Druckknöpfe wird der Mikrocomputer 1 instruiert, daß er in dieser bestimmten Betriebsart arbeitet, wobei jeder Druckknopf weiterhin mit einer Lichtanzeige versehen sein kann, die beim Drücken aufleuch­ tet und die ausgeht, wenn der Einparkvorgang beendet wor­ den ist. Der restliche Teil der Schalttafel ist mit einer Anzahl von Kontrollampen versehen, einer Lampen­ anordnung 150 für die Abstandsbedingungen, einer Lam­ penanordnung 151 für das Steuerrad, einer Lampenan­ ordnung 152 für die Gangschaltung, eine Lampenan­ ordnung 153 für eine Bohreinstellung und einen Laut­ sprecher 154. Die Anzeigelampenanordnungen werden zu­ sammen dazu verwendet, dem Fahrer anzuzeigen, wie er den Wagen genau fahren soll. Die Anzeigelampenanordnung 150 für die Abstandsbedingungen besteht aus einer An­ zeigelampe für "zu vergrößernden Zwischenraum", die dann aufleuchtet, wenn der Zwischenraum zwischen Karosse­ rie und Hindernis ungenügend ist; einer Anzeigelampe für "ungenügenden Zwischenraum", die dann aufleuchtet, wenn der Raum zum Einparken des Wagens nicht ausreicht; einer Anzeigelampe für "möglicher Zusammenstoß", um vor einem Zusammenstoß zu warnen, wenn das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wird. Die Lampenanordnung 151 für das Steuerrad wird hauptsächlich während dem Rücksetzen eines Wagens verwendet, um den Fahrer darüber zu in­ struieren, wie er das Steuerrad zu drehen hat; und hat eine Anzeigelampe für "Drehen bis zum Anschlag nach links", "mittlere Position" und "Anschlag rechts", die dann verwendet werden, wenn zahlreiche Einpark­ arten durchgeführt werden und die Lampen werden auf­ flackern, wenn der Wagen in einer geeigneten Posi­ tion anhält, und werden dann ausgehen, jeweils wenn eine Rücksetzoperation beendet worden ist. Die Lampen­ anordnung 152 der Gangschaltung hat eine Lampe für "vor­ wärts" und "rückwärts", um den Fahrer darüber zu in­ struieren, ob er vorwärts oder rückwärts fahren soll; die Lampen werden während dem Schalten aufflackern und werden während dem Fahren des Wagens eingeschal­ tet bleiben und werden ausgehen, wenn das Fahrzeug seinen Weg beendet hat. Die Lampenanordnung 153 für die Voreinstellung hat eine Reihe von Bewegungsan­ zeigen, beispielsweise "Stop", 10 cm, 20 cm, 50 cm, 100 cm, 200 cm und "Fahren", um den Fahrer zu un­ terrichten, bis zu welchem Abstand der Wagen fahren kann. In der Tat repräsentiert, wenn ein Wagen nach vorne oder rückwärts gefahren wird, diese Lampenan­ ordnung den verbleibenden, vom Mikrocomputer für den laufenden Fahrvorgang des Wagens berechneten Abstand, um den Fahrer zu instruieren, daß er die notwendigen Dinge tut. Wenn beispielsweise ein Wagen fährt, um eine Parklücke zu ermitteln, wird die Lampe "vorwärts" in der Lampenanordnung 152 für Gangschaltung aufleuchten, gleichzeitig wird die Lampe "Fahren" der Vorein­ stellungs-Lampenanordnung 153 aufleuchten; nachdem eine ausreichend große Parklücke gefunden worden ist und ein Ausgangspunkt für das Rücksetzen gefunden worden ist, wird die entsprechende Abstandslampe aufleuchten, und so werden die Lampen fortlaufend so lange um­ schalten, bis die Lampe "Stop" aufleuchtet; dann wird eine geeignete Lampe der Lampenanordnung 151 für das Steuer­ rad aufflackern; die Lampe für "rückwärts" wird eben­ falls aufflackern und nachdem der Fahrer die Operation am Steuerrad und an der Gangschaltung beendet hat und angefahren ist, geht die Anzeigelampe des Steuerrades aus, während die Lampe "rückwärts" leuchten bleibt. Eine Lampe der Lampenanordnung 153 für die Vorein­ stellung zur Anzeige des noch möglichen Bewegungs­ weges leuchtet auf und die restlichen entsprechen­ den Lampen werden nacheinander aufleuchten und aus­ gehen, wenn der Wagen gefahren wird. Die Lampen von "Fahren" bis "Stop" der Lampenanordnung 153 für Voreinstellung können mit unterschiedlichen Farben wie beispielsweise Grün, Gelb, Orange und Rot versehen sein, um das Warnergebnis zu verbessern.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Anzei­ geschalttafel und ihre Operation ist so ausgebildet, da­ mit ein Fahrer den Wagen in Übereinstimmung mit den In­ struktionen des Mikrocomputers 1 fahren kann. In der Tat wird der Rückstoßweg eines Wagens gemäß der vorliegenden Erfindung entlang einer geraden Linie und entsprechend einem Mindestradius durchgeführt; daher kann die Fahr­ operation eines Wagens mit einer einfachen und zweckmäßigen Einrichtung, die direkt vom Mikro­ computer 1 gesteuert wird, auch automatisch durch­ geführt werden. Der ganze Aufbau der vorstehend be­ schriebenen Einrichtung ist in der Fig. 8 in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Nach dem Erhalt der Betriebsinstruktion vom Operationstastenfeld 14, die von einem Fahrer eingegeben worden ist, wird der Mikrocomputer 1 die zugehörigen Schritte starten. Das Operationstastenfeld 14 kann zusätzlich zu den Druckknöpfen zum Wählen der Operation gemäß Fig. 7 wei­ ter mehrere Steuerdruckknöpfe enthalten, beispiels­ weise "Nothalt", "Unterbrechen" und "Rückstellen", um den Betrieb der Steuereinrichtungen 4 für den Fahr­ mechanismus für den Fall, daß es notwendig ist, zu unterbrechen. Das Warnsignal des Mikrocomputers 1 wird als Ton- und Lichtsignal über die Anzeigeein­ richtung 15 ausgegeben. Die Warnsignal-Inhalte sind ähnlich denen wie in der Fig. 7 dargestellt, dienen jedoch zur Anzeige des bestehenden Fahrzustandes des Wagens für den Monitor des Fahrers und die ent­ sprechenden Bezüge. Für den Fall, daß das System feststellt, daß möglicherweise ein Zusammenstoß stattfindet, wird die Antriebsoperation automa­ tisch unterbrochen. Aufbau und Funktionsweise der Hindernis-Sensoren 2 und Bewegungs-Sensoren 3, die mit dem Mikrocomputer 1 gekoppelt sind, sind bereits vorstehend beschrieben, d. h. der Mikrocomputer 1 kann wahlweise gewisse Abstandsmeßeinrichtungen an den ge­ eigneten Teilen des Wagens starten, um die Abstands­ daten aufzunehmen und nimmt den Wert auf, der von den Bewegungssensoren gezählt worden ist, um die Steuer­ signale für den Antriebsmechanismus der Steuerungs­ einrichtungen 4 zu bestimmen. Die Steuerungseinrich­ tungen 4 umfassen mehrere Betätigungselemente, d. h. ein Betätigungselement 41 für den Richtungsmechanis­ mus, ein Betätigungselement 42 für die Gangschaltung; ein Betätigungselement 43 für die Kupplung, ein Be­ tätigungselement 44 zum Beschleunigen und ein Be­ tätigungselement 45 für die Bremse, um die Antriebs­ mechanismen des Wagens zu steuern.

Die Betätigungselemente arbeiten in Übereinstimmung mit den Steuersignalen, die vom Mikrocomputer 1 ab­ gegeben werden. Das Positionssignal der Betätigungs­ elemente wird ebenfalls in den Mikrocomputer 1 zu­ rückgeführt, um eine Regelung zu erreichen. Das Be­ tätigungselement 41 für den Richtungsmechanismus kann wenigstens den Steuermechanismus des Wagens in die Anschlag-links-Position, Anschlag-rechts-Position und mittlere Position einstellen; wobei der Steuerungs­ mechanismus durch ein lineares Betätigungselement (wie beispielsweise einen hydraulischen oder pneu­ matischen Zylinder) oder ein drehendes Betätigungs­ element (wie beispielsweise einen Motor oder ein elektromagnetisches Ventil, welches zum Steuern der Hydraulikleitung eines Kraft-Steuer-Mechanismus verwendet wird) angetrieben werden. Das Betäti­ gungselement 42 für die Gangschaltung und das Betätigungselement 43 für die Kupplung werden zu­ sammen betätigt, um die Bewegung des Wagens zu steuern, wodurch die Gangschaltung wenigstens in einen niedrigeren Vorwärtsgang und einen Rückwärts­ gang geschaltet werden kann. Eine speziell konstru­ ierte automatische Gangschaltung hat üblicherweise eine automatische Kupplung; in diesem Fall kann das Betä­ tigungselement 43 für die Kupplung weggelassen werden. Das Betätigungselement 44 für die Beschleunigung und das Betätigungselement 45 für die Bremse werden zum Steuern der Geschwindigkeit des Wagens verwendet. Der Mikrocomputer 1 kann die Leistung des Motors mit diesen Betätigungselementen in Übereinstimmung mit dem Unter­ schied zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit des Wagens auf geeignete Art und Weise steuern. Wenn der Wagen seine Geschwindig­ keit verringern sollte oder anhalten sollte, der Motor jedoch in seinem geringsten Ausgangszustand ge­ wesen ist, wird das Betätigungselement 45 für die Bremse betätigt, um den Wagen zu bremsen. Die Betriebszeit und der zugehörige Betrieb der Betäti­ gungselemente erfolgt in Übereinstimmung mit der Software des Mikrocomputers 1. Die Konstruktionen der vorstehend beschriebenen Betätigungselemente können entsprechend herkömmlicher Techniken und Einrichtungen durchgeführt sein, und es wird daher auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.

Die automatische Einparkeinrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung hat im wesentlichen Hindernis- Sensoren, die mit Bewegungssensoren gekoppelt sind, um auf sichere Art und Weise eine Parklücke und den einfachsten Rücksetzweg zum Einparken des Wagens mittels der Instruktion oder automatischen Steuerung eines Mikrocomputers zu finden.

Claims (10)

1. Einparkhilfseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ge­ kennzeichnet durch
Bewegungssensoren (3), die im Antriebssystem des Kraftfahr­ zeuges installiert sind, um die Bewegungsstrecke des Wagens zu messen und diese Wegstrecke in ein elektronisches Signal umzuwandeln;
Hindernis-Sensoren mit mehreren Abstands-Meßeinheiten (t₁, t₂ . . . t _k ), die an geeigneten Teilen des Wagens montiert sind und in gewisse Richtungen weisen, um die Abstände zwischen der Karosserie und den Hindernissen in diesen Richtungen zu messen, und zum Verwandeln dieser Abstände in elektronische Signale; und einen Mikrocomputer zum Empfangen dieser elektronischen Sig­ nale von den Bewegungssensoren (3) und Hindernis-Sensoren (2), um eine Parklücke auf einer Seite des Wagens während der Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs zu ermitteln und zum Berechnen der Daten zur Steuerung der Rück­ setzbewegung des Kraftfahrzeuges entlang einem geeigne­ ten Weg, wobei der Mikrocomputer Signale abgibt, die an einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, um dem Fahrer Instruktionen über die Art notwendiger Einparkbewegun­ gen anzuzeigen.

2. Einrichtung zum automatischen Einparken eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch Bewegungssensoren (3), die im Antriebssystem des Kraft­ fahrzeugs installiert sind, um die Bewegungsstrecke des Kraftfahrzeugs zu messen, und zum Umwandeln dieser Weg­ strecke in ein elektronisches Signal; Hindernis-Senso­ ren (2) mit mehreren Abstands-Meßeinheiten, die an ge­ eigneten Teilen des Kraftfahrzeuges montiert sind und in gewisse Richtungen weisen, um die Abstände zwischen der Karosserie und den Hindernissen in diesen Richtungen zu messen und diese Abstände in elektronische Signale umzuwandeln; und einen Mikrocomputer zum Empfangen dieser elektroni­ schen Signale von den Bewegungs-Sensoren und den Hin­ dernis-Sensoren, um eine Parklücke auf einer Seite des Kraftfahrzeuges während der Vorwärtsfahrt zu ermitteln, und zum Berechnen der Daten zum Steuern der Rücksetz­ bewegung des Kraftfahrzeuges entlang einem geeigne­ ten Weg, wobei der Mikrocomputer Signale ab­ gibt, um die Antriebsmechanismen des Kraftfahrzeuges mittels Steuereinrichtungen zu steuern, um einen ge­ wünschten Antrieb zu erzielen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs­ sensoren (3) im wesentlichen Umdrehungszähler an der Radachse sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstands-Meßeinheiten (t₁, t₂ . . . t _n ) der Hindernis-Sensoren an den Ecken des Kraftfahrzeugs jeweils so montiert sind, daß sie die Abstände vor, hinter, links und rechts vom Kraftfahrzeug messen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorgänge der Parklücke mit dem Mikrocomputer so sind, daß der Mikro­ computer einen Sollwert (die Breite) und einen Bewe­ gungs-Sollwert vorgibt, und wenn das Kraftfahrzeug einen Weg entsprechend der Länge dieses Bewegungs-Sollwertes abfährt, während dem die Abstände zum Hindernis größer als der Breite-Sollwert sind, dann wird das Finden einer Parklücke bestätigt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Daten zum Steuern des Rücksetzweges des Kraftfahrzeuges einen Stoppunkt ent­ halten, an dem das Kraftfahrzeug seine Vorwärtsfahrt stoppt und sein Rücksetzen beginnt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rücksetzweg an dem Stop­ punkt beginnt und einen S-förmigen Weg bildet, bis der Wagen einen Endpunkt erreicht, an dem er vollständig an paralleler Position geparkt ist, wobei der S-förmige Weg durch einen Bogen mit geeignetem Winkel(β) und Radius (R) und einen entgegengesetzten Bogen mit glei­ chem Winkel und Radius gebildet ist; die für den Weg erforderliche Parklücke mit einer Länge (L₁) und einer Breite (D₁) bestimmt ist; und der Stoppunkt der Vorwärts­ fahrt in der Längsrichtung dieser erforderlichen Park­ lücke festgelegt ist, wobei dieser Stoppunkt mit dem Mittelpunkt der Hinterradachse angegeben ist und die­ ser Mittelpunkt zur Vorderkante der Länge der Parklücke einen Abstand (l₀) hat und bei Erreichen des Endpunktes die Karosserie und die Außenkante des Hindernisses zu­ einander ausgerichtet sind; wobei Winkel (β), Länge (L₁), Breite (D₁) und Abstand (l₀) durch die folgenden Glei­ chungen erhalten werden: mit C=der Abstand zwischen Karosserie und Außenkante (o) des Hindernisses auf der Einparkseite (des Wagens in der Stopposition); W=Wagenbreite; f=Abstand zwi­ schen der Hinterradachse und der Vorderkante des Wa­ gens; b=Abstand zwischen der Hinterradachse und der rückwärtigen Kante des Wagens; l₁=vorderer Abstand des Wagens in der Parklücke (in der Endposition); l₂=hin­ terer Abstand in der Parklücke; l₃=seitlicher Abstand in der Parklücke; R≧Radius des kleinsten Wendekreises bezogen auf den Mittelpunkt der Hinterradachse.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rücksetzweg des Wagens während einem rechtwinkligen Einparken von einem Stoppunkt bis zu einem Endpunkt einen L-förmigen Weg aufweist; der besteht aus einem Viertelbogen eines Kreises mit einem Radius (R) und einer Gerade (Δ d), die tangential zum Endpunkt die­ ses Bogens liegt; wobei die erforderliche Parklücke eine Länge (L₂) und eine Breite (D₂) aufweist; der Stoppunkt an einem Punkt entlang der Mittellinie des Wagens bestimmt ist und wenigstens einen bestimmten Abstand zwischen Stop­ punkt und der Außenkante eines Hindernisses auf­ rechterhält; wobei der Stoppunkt mit dem Mittelpunkt der Hinterradachse angegeben wird, und einen Abstand gleich dem vorstehend genannten Radius (R) zur Mittel­ linie der erforderlichen Parklücke aufweist, wobei ein Abstand zwischen der Karosserie und der Außen­ kante des Hindernisses wenigstens gleich einem Min­ destabstand (Cmin) ist, und wenn der Wagen seine Endposition erreicht, sind die Außenkante der Karosse­ rie und die Außenkante des Hindernisses zueinander ausgerichtet, wobei die Gerade (Δ d), Länge (L₂), Breite (D₂) und der Mindestabstand (Cmin) durch die folgenden Gleichungen bestimmt sind: mit (Cx)=Abstand zwischen Karosserie und Außenkan­ te eines Hindernisses auf der Einparkseite (sollte Cmin sein),W = Wagenbreite;
l = Wagenlänge;
b = Abstand zwischen der Hinterradachse des Wagens und seiner Hinterkante;
d₁ = Abstand an der Außenkante der erfor­ derlichen Parklücke;
d₂ = Abstand zwischen der Rückseite der Parklücke und der Hinterkante des eingeparkten Wagens;
d₃ = jeweils der Abstand auf den beiden Seiten eines Wagens zu beiden Seiten der erforderlichen Park­ lücke;
R ≧ Radius des kleinsten Wendekreises bezogen auf den Mittelpunkt der Hinterradachse.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzeigesignale des Mikrocomputers Signale für den Steuer-, Schalt- Vorgang, verbleibende Wegstrecke des Wagens und Abstands­ bedingungen aufweisen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuersignale vom Mikrocomputer Signale zum Steuern der Betä­ tigungseinrichtung für den Richtungsmechanismus, die Gangschaltung, die Kupplung, die Einrichtung zum Beschleunigen und zum Bremsen aufweisen.