DE4201806A1 - Rueckwaerts-fahrhilfe fuer automobile - Google Patents

Description

Die Anordnung der Bedienungselemente wie Steuerrad, Bremspedal, Gaspe­ dal, Kupplungspedal, Ganghebel, Armaturen usw., der Fenster und des Fahrersitzes ist in Automobilen so gewählt, daß das Vorwärtsfahren möglichst optimal unterstützt wird. Die Anordnung ist für das Rück­ wartsfahren aber eher ungünstig. Der Fahrer muß seinen Oberkörper und seinen Kopf mühsam nach hinten drehen, um aus dem Heckfenster sehen zu können. Bei dieser Körperhaltung kann man die Fußpedale und das Steuerrad nur schlecht bedienen. Weiter kommt erschwerend dazu, daß durch das Heckfenster und die hinteren Seitenfenster nicht der gesamte Bereich hinter dem Auto überblickbar ist. Meistens besteht ein soge­ nannter toter Winkel. Hindernisse, die sich im Bereich dieses toten Winkels befinden, sind der Sicht des Fahrers entzogen. Niedrige Hinder­ nisse, die sich unmittelbar hinter dem Wagens befinden, können vom Fahrer beim Rückwärtsfahren ebenfalls nicht gesehen werden. Sind die Fenster beschlagen oder vereist, ist die Sicht nach hinten zusätzlich eingeschränkt. Will man bei Kombiwagen die Ladekapazität voll ausnut­ zen, muß man in Kauf nehmen, daß das Heckfenster durch die geladene Ware abgedeckt und dadurch die Sicht verdeckt wird. Besonders schwierig ist das Rückwärtsfahren mit Lastwagen, bei denen der Laderaum bzw. der Kipper die Sicht nach hinten verunmöglicht.

Um das Rückwärtsfahren zu erleichtern und Zusammenstöße und Unfälle zu verhindern, setzte man bislang die folgenden Hilfsmittel ein. Rückspiegel oberhalb der Windschutzscheibe im Wageninnern und an den Wagenaußenwänden links und rechts des Fahrers erweiterten die Sicht nach hinten. Mit diesen Rückspiegeln konnte aber nur ein Teil des Bereiches hinter dem Wagen eingefangen werden, so daß der Blick aus dem Heckfenster weiterhin notwendig war. Der tote Winkel konnte mit Hilfe der Rückspiegel nicht behoben werden.

Das Heckfenster wurde mit einer Scheibenheizung ausgerüstet, um die Scheibe enteisen und ihr Beschlagen verhindern zu können. Zur Entfer­ nung von Regenwasser und Schnee setzte man Scheibenwischer ein. Die Scheibenheizung und die Scheibenwischer waren nur für das Heckfen­ ster aber nicht für die Außenspiegel und die hinteren Seitenfenster erhältlich. Bei Frost, Regen und Schnee war somit die Sicht nach hin­ ten trotzdem noch eingeschränkt.

Für das Rückwärtsfahren im Dunkeln gab es Rückfahrlampen, die an der Rückseite des Wagens befestigt waren und eingeschaltet wurden, sobald man den Rückwärtsgang einlegte. Die Rückfahrlampen nützten aber nur dann etwas, wenn die Rückspiegel, die hinteren Seitenfenster und das Heckfenster nicht beschlagen, nicht vereist und nicht von Wasser oder von Schnee bedeckt waren.

Videokameraanlagen waren eine weitere Möglichkeit. Sie sind aber wegen des Platzbedarfes ihres Bildschirms nur für Lastwagen geeignet. An der Rückwand des Laderaumes war eine Videokamera nach hinten gerichtet befestigt. Sie nahm den Bereich hinter dem Wagen auf. Das aufgenommene Bild wurde auf einem Bildschirm in der Führerkabine wiedergegeben. Bei allen Hilfsmitteln mit Ausnahme der Videokameraanlage war es notwendig, daß der Fahrer durch die Heckscheibe nach hinten schaute und dabei den Kopf und den Oberkörper gegen hinten drehte. Diese unbequeme Stellung behinderte den Fahrer bei der Bedienung der Fußped­ ale und reduzierte unter Umständen auch seine Reaktionsfähigkeit. Alle Hilfsmittel setzten voraus, daß der Fahrer beim Erscheinen eines Hindernisses auch richtig und genügend schnell reagierte.

Wegen der Mängel der bisherigen Rückwärtsfahrhilfen kam es immer wieder zu Kollisionen rückwärtsfahrender Wagen mit Gebäuden, Abschrankungen, Verkehrstafeln, parkierten Wagen oder anderen im Weg stehenden Gegen­ ständen.

Solche Unfälle könnten verhindert werden, wenn die bisherigen Rück­ wärtsfahrhilfen mit einem zusätzlichen Gerät, das ein Hindernis erken­ nen und den Wagen bis zum Stillstand abbremsen kann, bevor es zu einer Kollision kommt, ergänzt würden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Gerät zu schaffen, das während des Rückwärtsfahrens eines Automobils die Distanz zwischen dem Automobil und den sich hinter diesem befindlichen Hindernissen mißt und die gemessenen Werte dem Fahrer auf einem Anzeigeinstrument an­ zeigt. Beim Unterschreiten einer vorgegebenen Minimaldistanz soll das Gerät das Automobil automatisch bis zum Stillstand abbremsen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Ausbildungsmerkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Das Gerät ist als Sicherheitsaccessoir gedacht, das in herkömmliche Automobile eingebaut werden kann. Es besteht die Möglichkeit, daß die Automobilhersteller das Gerät selber produzieren und es auf Wunsch des Kunden in das Automobil einbauen.

Es sind zwei Ausführungsarten des Gerätes vorgesehen. Bei der ersten Ausführungsart wird die Distanz zwischen dem Automobil und dem Hinder­ nis mit Hilfe von Ultraschallwellen ermittelt. Die Distanzmessung er­ folgt hier folglich nach dem gleichen Prinzip wie beim Raumorientie­ rungssystem der Fledermäuse. Bei der zweiten Ausführungsart wird die Distanz mittels elektromagnetischer Wellen nach dem Prinzip des Radars ermittelt. Es zeigen:

Fig. 1 Schema eines Rückwärtsfahrhilfegerätes der ersten Art.

Fig. 2 Schema eines Rückwärtsfahrhilfegerätes der zweiten Art.

Im folgenden werden der Aufbau und die Arbeitsweise eines Gerätes der ersten Ausführungsart beschrieben.

Die Ultraschallgeber 4, welche die Ultraschallimpulse aussenden, und die elektroakustischen Wandler 5, welche die vom Hindernis reflek­ tierten Ultraschallwellen empfangen, sind in Platten aus biegsamem Kunststoff 3 eingelassen. An der hinteren Stoßstange des Wagens ist links und rechts je eine dieser Platten 3 angebracht. Es können piezo­ elektrische, magnetostriktive oder andere Ultraschallgeber verwendet werden. Bei piezoelektrischen Ultraschallgebern dient der Ultraschall­ geber ebenfalls als Ultraschallempfänger.

Die Steuereinheit für den Ultraschallgeber und den Ultraschallempfänger 7a sind in einem quaderförmigen Gehäuse aus hartem Kunststoff 1 unter­ gebracht. Dieses Gehäuse 1 enthält ebenfalls die notwendigen Rechen­ elemente 7b und Meßelemente 6. Für die Steuereinheit 7a, die Meß­ elemente 6 und Rechenelemente 7b ist die Verwendung integrierter Schal­ tungen (Chips) vorgesehen. Ein Impulsgeber 2, der sich ebenfalls im Kunststoffgehäuse 1 befindet, erzeugt Impulse aus hochfrequentem Wech­ selstrom, die über ein Kabel zu den Ultraschallgebern 4 geleitet und dort in entsprechende Ultraschallimpulse umgewandelt werden. Für die Ultraschallimpulse ist eine Frequenz von 55 bis 75 Kilohertz vorge­ sehen.

Bei der zweiten Ausführungsart ist der Aufbau ähnlich wie bei der er­ sten. Sendeantennen 19 geben impulsförmige elektromagnetische Wellen ab. Die von einem Hindernis reflektierten Wellen (das Echo) werden mittels Empfangsantennen 20 aufgenommen. Die Antennen sind ebenfalls in Kunststoffplatten 3, welche an der hinteren Stoßstange befestigt wer­ den, eingelassen. Die Steuereinheit 7a, die Meßelemente 6 und die Rechenelemente 7b sind ebenfalls in einem Hartkunststoffgehäuse 1 untergebracht. Dieses Gehäuse enthält zudem noch einen Impulsgeber 21, einen Sender 22 und einen Empfänger 23. Der Impulsgeber 21 erzeugt einzelne Impulse, die den Sender 22 modulieren. Der Sender 22 speist die Sendeantenne 19, welche impulsförmige elektromagnetische Wellen (Radarimpulse) ausstrahlt. Die reflektierten Wellen werden durch die Empfangsantenne 20 aufgenommen und die Antennensignale zum Empfänger 23 weitergeleitet.

Die Meßelemente 6 ermitteln die Laufzeit der Ultraschallimpulse bzw. der Radarimpulse. Unter der Laufzeit versteht man die Dauer zwischen, dem Aussenden eines Ultraschallimpulses bzw. Radarimpulses und dem Auf­ treffen der vom Hindernis reflektierten Ultraschallwellen bzw. elek­ tromagnetischen Wellen auf dem akustischen Wandler 5 bzw. auf der Empfangsantenne 20. Die Meßelemente 6 sind für die Ermittlung der Laufzeit mit einer Uhr ausgerüstet. Sendet der Impulsgeber 2 bzw. 21 einen Impuls aus, gibt er gleichzeitig an die Meßuhr über ein Kabel ein elektrisches Startsignal weiter. Treffen die reflektierten Ultra­ schallwellen auf dem elektroakustischen Wandler 5 auf, erzeugt dieser ein elektrisches Stoppsignal, das ebenfalls über ein Kabel an die Meßuhr weitergegeben wird. Treffen die reflektierten elektromagneti­ schen Wellen auf der Empfangsantenne 20 auf, wird ein Antennensignal erzeugt, das zum Empfänger 23 geleitet wird. Erreicht das Antennensig­ nal den Empfänger 23, gibt dieser ein elektrisches Stoppsignal der Meßuhr weiter.

Die Meßuhr ermittelt die Zeit zwischen dem Eintreffen des Start- und des Stoppsignals. Diese Laufzeit ist ein Maß für die Entfernung zwi­ schen dem Ultraschallgeber 4 bzw. der Sendeantenne 19 und dem reflek­ tierenden Hindernis. In den Meßelementen 6 ist eine Mindestlaufzeit unveränderbar vorgegeben. Diese Mindestlaufzeit entspricht einer Min­ destdistanz zwischen dem Ultraschallgeber 4 bzw. der Sendeantenne 19 und dem Hindernis von 10 bis 20 Zentimetern. Unterschreitet die von der Meßuhr ermittelte Laufzeit die Mindestlaufzeit, wird dies der Steuereinheit 7a mittels eines elektrischen Impulses gemeldet. Die Steuereinheit 7a schaltet eine Pumpe 11 ein, die sofort durch Einpum­ pen von Bremsflüssigkeit den Druck in den Druckleitungen 12 des Brems­ systems erhöht. Durch die Druckerhöhung werden die Bremsen 13 blockiert. Bei Bremssystemen, die als Kraftübertragungseinrichtung ein Bremsgestänge 24 oder Seilzüge 25 aufweisen, werden die Bremsen bei Unterschreitung der Mindestlaufzeit mittels einer Mechanik 26 blockiert, die direkt auf das Bremsgestänge 24 bzw. auf die Seilzüge 25 wirkt. Als Antrieb für diese Mechanik 26 kann ein Elektromotor oder eine hydraulische Pumpe in Verbindung mit einem Hydraulikzylinder dienen.

Die Meßuhr übermittelt die gemessenen Laufzeiten den Rechenelementen 7b. Diese werten die Laufzeiten aus und berechnen die den Laufzeiten entsprechenden Entfernungen. Die berechneten Entfernungen werden einem digitalen Anzeigeinstrument 8, das am Armaturenbrett angebracht ist, weitergegeben. Der Fahrer kann von diesem Anzeigeinstrument 8 die je­ weilige Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis ablesen. Das Anzeigeinstrument 8 ist daneben noch mit einem Warnlicht 16 und einem Lautsprecher 17 ausgerüstet. Bei Unterschreitung der Mindestlaufzeit bzw. der Mindestdistanz gibt das Instrument 8 ein optisches und ein akustisches Warnsignal.

Die Rückwärtsfahrhilfe ist nur dann eingeschaltet, wenn der Rück­ wärtsgang eingelegt ist. Ob der Rückwärtsgang eingelegt ist oder nicht, wird mittels einer Kontrollsonde 10, die am Schalthebel 9 angebracht ist, festgestellt. Die Sonde 10 ist direkt mit der Steuereinheit 7a verbunden. Meldet die Sonde, daß der Rückwärtsgang eingelegt wurde, schaltet die Steuereinheit 7a das Gerät ein. Wird ein Vorwärtsgang oder der Leerlauf eingelegt, schaltet die Steuereinheit 7a nach einer entsprechenden Meldung der Sonde 10 das Gerät wieder aus.

Das Gerät ist zusätzlich über einen Schalter 18 am Armaturenbrett von Hand ein- und ausschaltbar. Die Einstellknöpfe 27 für die Abstimmung des Gerätes sind neben dem Schalter 18 angeordnet.

Als Stromquelle für das Gerät dient eine Autobatterie 14 mit der übli­ chen Spannung von 12 Volt. Transformatoren (Adapter) 15 sorgen dafür, daß die einzelnen Komponenten des Gerätes mit der richtigen Spannung betrieben werden.

Dank den kleinen Maßen des Kunststoffgehäuses 1 besteht die Möglich­ keit, das Anzeigeinstrument 8 direkt am Gehäuse zu befestigen und beide zusammen im Armaturenbrett unterzubringen.

Das neue Rückwärtsfahrhilfegerät kann die bisherigen Rückwärtsfahrhil­ fen optimal ergänzen. Dank der Verwendung von Ultraschall oder elektro­ magnetischen Wellen arbeitet das Gerät auch bei schlechten Witterungs­ bedingungen, bei welchen die bisherigen Rückwärtsfahrhilfen nur bedingt tauglich sind. Ist die Sicht durch das Heckfenster aus irgendeinem Grund behindert, liefert die neue Rückwärtsfahrhilfe dem Fahrer die nötige Information über Hindernisse hinter dem Fahrzeug. Sollte der Fahrer trotz dieser Information nicht rechtzeitig reagieren, übernimmt das neue Gerät für ihn das Bremsen. Dadurch daß das Gerät nur bei eingelegtem Rückwärtsgang eingeschaltet ist, wird verunmöglicht, daß die Bremsen beim Vorwärtsfahren blockiert werden. Ein solches Fehl­ blockieren wäre denkbar, falls ein Fahrzeug hinten zu nahe auffährt aber auch bei einem Defekt des Gerätes. Im Falle eines Defektes kann das Gerät von Hand ausgeschaltet werden. Diese Sicherungen garantieren den problemlosen Betrieb des Gerätes. Die Verwendung integrierter Schaltungen (Chips) macht es möglich, die Maße des Gerätes so klein zu gestalten, daß es mühelos in allen Personenwagen Platz findet.

Mit der neuen Rückwärtsfahrhilfe kann voraussichtlich ein großer Teil der Kollisionen beim Rückwärtsfahren verhindert werden. Dadurch werden weniger Schäden an Fahrzeugen und anderen Gegenständen entstehen. Das bringt dem Fahrer, dessen Fahrzeug mit einer Rückwärtsfahrhilfe aus­ gerüstet ist, direkt finanzielle Vorteile. Auch wenn die Autohaft­ pflichtversicherung oder die Kaskoversicherung einen Schaden deckt, muß der Versicherte oft einen bestimmten Selbstbehalt selber zahlen. Wegen des Bonussystems dieser Versicherungen erhöht sich zudem die Prämie nach jeder Schadendeckung der Versicherung. Mit jeder verhinder­ ten Kollision spart der Fahrer somit den Selbstbehalt und die Prämien­ erhöhung. Auch für die Versicherungen dürfte dieses Gerät von Interesse sein. Die verbesserte Schadenerfahrung könnte möglicherweise eine Prä­ mienreduktion erlauben. Dank des Gerätes kann aber auch der Arger und die mühsamen Umtriebe gespart werden, die jede Kollision verursacht. Abschließend sollen nochmals die wesentlichen Erneuerungen, die dieses Gerät bringt, erwähnt werden. Ein wesentlicher Punkt ist die Fähigkeit des Gerätes, bei Unterschreitung einer Mindestdistanz die Bremsen auto­ matisch zu blockieren. Ein anderer wesentlicher Punkt ist der direkt mit dem Schalthebel gekoppelte Ein- und Ausschaltmechanismus, der dafür sorgt, daß das Gerät nur bei eingelegtem Rückwärtsgang eingeschaltet ist.

Claims (16)

1. Rückwärtsfahrhilfe für Automobile, gekennzeichnet durch mindestens eine, an der Rückseite des Automobils anbringbare Signalreflexions-Entfernungsmeßeinrichtung (4, 5; 19, 20).

2. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalreflexions-Entfernungsmeßeinrichtung eine Ultraschalleinrichtung (4, 5) ist.

3. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalreflexions-Entfernungsmeßeinrichtung (19, 20) eine Radareinrichtung ist.

4. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalreflexions-Ent­ fernungsmeßeinrichtung einen Sender (4; 19) und einen Empfänger (5; 20) aufweist, die in einer an der hinteren Stoßstange des Automobils anbringbaren Halterung (3) integriert sind.

5. Rückwärtsfahrhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Automobil (2) Signalreflexions-Ent­ fernungsmeßeinrichtungen (4, 5; 19, 20) in bevorzugt gleicher Höhe in Abstand zueinander an der Stoßstange des Automobils angeordnet sind.

6. Rückwärtsfahrhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechen-/Steuereinheit (6, 7) der Signalreflexions-Entfernungsmeßeinrichtung eine Speichereinrichtung zum Speichern eines minimalen Bezugsabstandswertes aufweist.

7. Rückwärtsfahrhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (8) für die laufend gemessenen Abstandswerte vorgesehen ist.

8. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische und/oder optische Warnvorrichtung (16, 17) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des minimalen Bezugsabstandswertes von der Rechen-/Steuereinheit (6, 7) aktiviert wird.

9. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Bremsaktivierungsvorrichtung (11), die bei Unterschreiten des minimalen Bezugsabstandswertes von der Rechen-/Steuereinheit (6, 7) aktiviert wird.

10. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsaktivierungsvorrichtung eine Bremsflüssigkeitspumpe (11) ist, die mit dem Bremskreislauf (12) verbunden ist.

11. Rückwärtsfahrhilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsaktivierungsvorrichtung eine Vorrichtung (26) ist, die die Bremsvorrichtung (13) des Automobils mechanisch betätigt.

12. Rückwärtsfahrhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückwärtsgang-Abfühlvorrichtung (10) vorgesehen ist, die die Rückwärtsfahrhilfe nur bei eingeschaltetem Rückwärtsgang aktiviert.

13. Verfahren zur Überwachung des Rückwärtsfahrens von Automobilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des rückwärtigen Endes des Automobils von etwaigen Hindernissen laufend gemessen und der festgestellte Abstand angezeigt und/oder zur Fahrtsteuerung verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der laufend gemessene Abstand mit einem einstellbaren, minimalen Abstand verglichen und bei dessen Unterschreiten eine akustische und/oder optische Warnung ausgelöst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten eines einstellbaren Minimalabstandes automatisch eine Bremsbetätigung erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsmessung nur bei Einlegen des Rückwärtsganges aktiviert wird.