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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrsteuergerät für
ein Motorfahrzeug oder ein Auto. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein Fahrsteuergerät, das nicht nur eine
Fahrgeschwindigkeit und eine Kriechgeschwindigkeit steuern
kann, sondern auch die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das
einem voranfahrenden Auto in richtigem Abstand zu ihm folgt,
umdie Sicherheit beim Fahren zu erhöhen.
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Für eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung ist ein
Fahrsteuergerät bekanntgeworden, das die Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten konstanthält, und
ein Kriechsteuergerät, das die Fahrzeuggeschwindigkeit bei
niedrigen Geschwindigkeiten konstanthält. Das
Kriechsteuergerät ist insbesondere beim Fahren für lange
Zeitperioden in Verkehrsstaus, beim Parken eines Fahrzeugs in
einer Garage oder beim Überholen eines anderen Fahrzeugs auf
einer engen Straße vorteilhaft. Jedoch haben die bislang
bekannten Fahrzeuggeschwindigkeits -Steuersysteme einen
derartigen Nachteil, daß der Fahrer die
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht frei steuern kann, die im
voraus eingestellt ist.
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Für ein besseres Verstehen des Hintergrunds der Erfindung
wird zuerst ein bislang bekanntes Fahrzeug-Fahrsteuergerät
unter Bezugnahme auf Fig. 15 im Detail beschrieben. Ein
Verbrennungsmotor, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1
bezeichnet ist, ist mit einer Einlaßleitung ausgestattet, in
der ein Drosselventil 11 zum Einstellen oder Regeln des
Ausgangsdrehmoments des Motors montiert ist. Der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 wird durch einen Drosselöffnungssensor
14 erfaßt. Der Motor 1 hat eine Ausgangswelle, die mit einem
Getriebe 2, wie beispielsweise einem Drehmomentwandler,
gekoppelt ist. Ein Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 ist zum
Getriebe 2 gehörend zum Ändern seines
Übersetzungsverhältnisses eingebaut. Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 ist vorgesehen zum Erfassen
der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der Drehzahl einer
Ausgangswelle des Getriebes 2. Ausgangssignale vom
Drosselöffnungssensor 14 und vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 werden einer
Getriebesteuerung 22 eingegeben, die geeignet ist, das
Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 auf der Basis dieser
Signale zu bestimmen, um dadurch das Übersetzungsänderungs-
Stellglied 4 zu steuern. Weiterhin sind ein
Beschleunigungspedal 17, ein Bremspedal 18, ein Bremslicht 10
und ein Bremssystem 23 zum Anlegen einer Bremskraft an Räder
des Fahrzeugs vorgesehen. Zum Zwecke der Steuerung der
Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem konstanten Pegel ist eine
Geschwindigkeits-Steuerung 24 vorgesehen, die ein Drossel-
Stellglied 25 steuert. Ein Bezugszeichen 26 bezeichnet einen
Fahrgeschwindigkeits-Einstellschalter zum Einstellen der
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und ein Bezugszeichen 27
bezeichnet einen Einstellgeschwindigkeits-Anderungsschalter
zum Ändern der Fahrgeschwindigkeit, wie sie durch den
Schalter 26 eingestellt ist.
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Unten wird ein Betrieb des oben angegebenen Fahrzeug-
Fahrsteuergeräts beschrieben. Wenn der Fahrer das
Beschleunigungs- bzw. Gaspedal 17 betätigt, wird das
Drosselventil 11 geöffnet, und als Ergebnis davon erhöht sich
das Ausgangsdrehmoment des Motors 1. Anders ausgedrückt kann
die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Steuern des Öffnungsgrades
des Drosselventus 11 über das Gaspedal 17 eingestellt oder
geregelt werden. Das Getriebe 2 dient zum Übertragen des
Ausgangsdrehmoments des Motors 1 zu den Antriebsrädern der
Fahrzeuge mit einem Untersetzungsverhältnis, das durch die
Getriebesteuerung 22 auf der Basis der Ausgangssignale des
Drosselöffnungssensors 14 und des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 6 arithmetisch bestimmt wird.
Die Ausgabe der Getriebesteuerung 22 wird dem
Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 zugeführt, das zum
Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2 auf
einen durch die Getriebesteuerung 22 bestimmten Wert dient.
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Wenn der Fahrer oder die Fahrerin wünscht, das Fahrzeug mit
einer aktuellen Geschwindigkeit zu fahren, betätigt er oder
sie den Geschwindigkeitseinstellschalter 26. In Antwort
darauf speichert die Geschwindigkeits-Steuerung 24 die
aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und steuert das Drossel-
Stellglied 25 durch Halten des aktuellen Öffnungsgrades des
Drosselventils 11 derart, daß die aktuelle Geschwindigkeit
beibehalten wird. Zum Freigeben des Fahrzeugs aus der
Betriebsart mit konstanter Geschwindigkeit betätigt der
Fahrer das Bremspedal 18. Das Betätigen des Bremspedals 18
wird durch die Geschwindigkeits-Steuerung 24 erfaßt, die dann
einen Befehl zum vollständigen Schließen des Drosselventils
11 zum Drossel-Stellglied 25 ausgibt. Zur selben Zeit
betätigt ein Drücken des Bremspedals 18 das Bremssystem 23,
während das Bremslicht 10 beleuchtet wird, um eine Nachricht
über eine Verlangsamung zu einem nachfolgenden Auto zu
senden, das hinter dem betrachteten Fahrzeug fährt. Wenn das
Fahrzeug die eingestellte Geschwindigkeit wiederherstellen
soll, manipuliert der Fahrer den Schalter 26 entsprechend.
Weiterhin wird dann, wenn die eingestellte Geschwindigkeit
während einer Bewegung des Fahrzeugs geändert werden soll,
der Geschwindigkeits-Anderungsschalter 27 betätigt, um die
Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschleunigen oder abzubremsen.
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Fig. 16 zeigt ein weiteres bekanntes Fahrzeug-
Fahrsteuergerät. Wie es aus dieser Figur zu sehen ist,
unterscheidet sich das bekannte Gerät von demjenigen, das in
Fig. 15 gezeigt ist, dadurch, daß zusätzlich ein
Hindernisdetektor 30 und ein Alarm 31 vorgesehen sind. Wenn
während einer Fahrt eines Fahrzeugs ein Hindernis vom
Hindernisdetektor 30 erfaßt wird, wird ein
Hinderniserfassungssignal zur Geschwindigkeits-Steuerung 24
geführt, um dadurch den Alarm 31 auszulösen, der dann einen
Alarm erzeugt, um den Fahrer bezüglich des Vorhandenseins des
Hindernisses zu warnen.
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Die oben beschriebenen Fahrzeug-Fahrsteuergeräte haben
verschiedene Nachteile. Als erstes wird vom Fahrer ein
Fahrbefehl durch Manipulieren des Geschwindigkeits-
Einstellschalters 26 erzeugt, und um die einmal eingestellte
Fahrgeschwindigkeit zu ändern, muß der Fahrer den
Geschwindigkeits-Anderungsschalter 27 manipulieren, oder der
Fahrer muß einmal die Fahrbetriebsart löschen und jene
Betriebsart mit einer neuen Fahrgeschwindigkeit erneut
einstellen. Somit werden dem Fahrer unhandliche
Manipulationen auferlegt, was unter dem Gesichtspunkt der
Sicherheit beim Fahren offensichtlich unerwünscht ist.
Weiterhin kann deshalb, weil nur das Ausgangsdrehmoment des
Motors gesteuert wird, eine solche unerwünschte Situation
auftreten, daß das Motor-Ausgangsdrehmoment unzureichend für
ein Hügelaufwärtsfahren wird oder daß die
Geschwindigkeitseinstellung während eines Hügelabwärts fahrens
unmöglich wird. Darüber hinaus wird bei einer sehr niedrigen
Geschwindigkeit die Fahrsteuerung sogar unmöglich gemacht.
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Es muß weiterhin aufgezeigt werden, daß die
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs selbst dann unverändert
beibehalten werden kann, wenn sich das Fahrzeug einem
Hindernis nähert, wie beispielsweise einem vor ihm fahrenden
Auto, was zu einer Gefahr einer Kollision führt.
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Nun wird Bezug genommen auf die US-A-4 706 195 und DE-A-
3 304 620 sowie die nicht vorveröffentlichte EP-A-0 443 644,
die verschiedene Formen eines Fahrsteuersystems offenbaren,
wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird, wenn das
Fahrzeug bis zu innerhalb einer vorbestimmten Entfernung zu
einem voranfahrenden Fahrzeug gelangt. Eine vorbestimmte
Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit wird durch den Fahrer durch
manuelles Betätigen eines Fahrsteuerschalters eingestellt.
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Gemäß der Erfindung ist ein Fahrsteuergerät geschaffen, das
an einem Motorfahrzeug montiert ist und folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Beschleunigungsbefehls in
Antwort auf eine Beschleunigungsoperation des Fahrers, eine
Einrichtung zum Erzeugen eines Abbremsbefehls in Antwort auf
eine Abbremsoperation des Fahrers, eine Einrichtung zum
Erfassen der Geschwindigkeit oder des Motorfahrzeugs, an dem
das Gerät montiert ist, eine Steuereinrichtung, die auf den
Beschleunigungsbefehl und den Abbremsbefehl zum jeweiligen
Beschleunigen und Abbremsen des Motorfahrzeugs anspricht,
wobei die Steuereinrichtung auch zum Speichern der
Geschwindigkeit des Motorfahrzeugs zu dem Moment arbeitet,
wenn der Beschleunigungsbefehl oder der Abbremsbefehl beendet
ist, und das Motorfahrzeug derart steuert, daß die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei Beendigung des
Beschleunigungs- oder Abbremsbefehls bei der gespeicherten
Geschwindigkeit beibehalten wird, eine Einrichtung zum
Erfassen einer Entfernung zu einem voranfahrenden Fahrzeug,
das innerhalb eines vorbestimmten Bereichs vor dem
Motorfahrzeug lokalisiert wird, wobei der vorbestimmte
Bereich gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, und
eine Einrichtung zum Steuern der Entfernung zwischen dem
gerätetragenden Motorfahrzeug und dem voranfahrenden
Fahrzeug, wenn die Entfernung zu dem voranfahrenden Fahrzeug
kleiner als eine vorbestimmte Entfernung wird, und zwar
ungeachtet der Fahrzeuggeschwindigkeit zu jenem Moment.
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Auf diese Weise wird die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
automatisch gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit zu dem Moment
eingestellt, zu dem der Beschleunigungsbefehl oder der
Abbremsbefehl beendet ist, und ist nicht von der manuellen
Betätigung eines Schalters abhängig. Zusätzlich hat das
Fahrsteuergerät für ein Motorfahrzeug die Funktion, ein
Motorfahrzeug vor einer Kollision mit einem Hindernis zu
schützen, wie beispielsweise mit einem voranfahrenden Auto,
das vor diesem fährt.
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Angesichts des Standes der Technik, der oben unter Bezugnahme
auf die Fig. 15 und 16 beschrieben ist, ist es eine
untergeordnete Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues
und verbessertes Fahrsteuergerät für ein Motorfahrzeug zu
schaffen, das im wesentlichen immun gegenüber den Nachteilen
deroben angegebenen bekannten Steuergeräte ist, und das
Sicherheit beim Betrieb eines Motorfahrzeugs durch
Vereinfachen und Erleichtern von Manipulationen sichern kann,
die vom Fahrer durchgeführt werden müssen.
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Eine weitere untergeordnete Aufgabe der Erfindung ist es, ein
neues und verbessertes Fahrsteuergerät für ein Motorfahrzeug
zu schaffen, das ein Motorfahrzeug bei einer
Fahrgeschwindigkeit laufenlassen kann, welche willkürlich aus
einem Seitengeschwindigkeitsbereich von einer sehr niedrigen
bis zu einer hohen Geschwindigkeit ausgewählt wird, während
eine Geschwindigkeitsänderung während des Fahrens mit einem
Fahrzeug ermöglicht wird.
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Bei einer bevorzugten Form weist das Fahrzeug-Fahrsteuergerät
folgendes auf: eine Einrichtung zum Erfassen einer Entfernung
zu einem Hindernis, das innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs vor dem Motorfahrzeug angeordnet ist; und eine
Einrichtung zum Steuern der Entfernung zwischen dem
Motorfahrzeug und dem Hindernis wenn und nachdem der Fahrer
die Beschleunigungs- oder Abbremsoperation stoppt, wenn die
Entfernung zum Hindernis während der Zeit kleiner als ein
vorbestimmter Wert wird, wenn das Motorfahrzeug mit einer
Geschwindigkeit fährt, die niedriger als ein vorbestimmter
Wert ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Form weist das Fahrzeug-
Fahrsteuergerät weiterhin folgendes auf: einen Abstandssensor
zum Erfassen eines voranfahrenden Fahrzeugs zum Bestimmen
eines Zwischenfahrzeugabstands zu diesem; eine Einrichtung
zum Erzeugen eines Alarms, wenn der Zwischenfahrzeugabstand
unter einen vorbestimmten Wert abfällt; und einen
Bestätigungsschalter, der dazu geeignet ist, vom Fahrer
betätigt zu werden, wenn der Zwischenfahrzeugabstand kleiner
als ein vorbestimmter Wert wird, um eine Zwischenfahrzeug-
Abstandssteuerbetriebsart auszuwählen, bei der der Abstand
zum voranfahrenden Fahrzeug automatisch konstantgehalten
wird. Die Steuerung antwortet auf eine Operation des
Bestätigungsschalters zum Beibehalten des
Zwischenfahrzeugabstands auf einem konstanten Pegel, während
zugelassen wird, daß das Motorfahrzeug dem voranfahrenden
Fahrzeug folgt.
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Bei den Strukturen des oben beschriebenen Fahrsteuergeräts
kann das Motorfahrzeug in Antwort auf einen
Beschleunigungsoder Abbremsbefehl beschleunigt oder abgebremst werden. Wenn
der Beschleunigungs- oder Abbremsbefehl gelöscht oder beendet
wird, wird das Motorfahrzeug gesteuert, damit fortzufahren,
mit einer aktuellen Geschwindigkeit zu fahren, mit der das
Fahrzeug zu dem Moment fährt, zu dem der
Beschleunigungsöder Abbremsbefehl beendet wird.
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Wenn ein Hindernis, wie beispielsweise ein voranfahrendes
Fahrzeug, während einer Fahrt des Motorfahrzeugs erfaßt wird,
wird ein Alarm erzeugt. Hinzu kommt, daß dann, wenn der
Abstand zum Hindernis bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die
in einem Zustand, in dem der Beschleunigungs- oder
Abbremsbefehl gesperrt oder beendet wird, niedriger als ein
vorbestimmter Wert ist, unter einen vorbestimmten Wert
abfällt, eine Abstandssteuerung zum Steuern des Abstands
zwischen dem Motorfahrzeug und dem Hindernis durchgeführt
wird, um das erstere vor einer Kollision mit dem letzteren zu
schützen. Wenn der Abstand zwischen dem betrachteten
Motorfahrzeug und dem voranfahrenden Fahrzeug unter einen
vorbestimmten Wert abfällt, wird ein Alarm erzeugt. Zu diesem
Zeitpunkt wird das Motorfahrzeug dazu gesteuert, dem
voranfahrenden Fahrzeug zu folgen, während ein vorbestimmter
Abstand dazwischen beibehalten wird, wie er erforderlich ist,
nachdem der Alarm durch den Fahrer bestätigt wird. Somit kann
eine Kollision des Motorfahrzeugs mit einem vor diesem
angeordneten Hindernis positiv ausgewichen werden, weil der
Zwischenfahrzeugabstand automatisch gesteuert wird, wenn das
Motorfahrzeug sich dem voranfahrenden Fahrzeug mit einer
Geschwindigkeit nähert, die niedriger als ein vorbestimmter
Wert ist.
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Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen anhand eines Beispiels besser verstanden, wobei:
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Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein
Fahrsteuergerät für ein Motorfahrzeug zeigt,
welches jedoch nicht gemäß der Erfindung ist,
sondern beschrieben wird, um ein vollständiges
Verstehen der vorliegenden Erfindung zu
unterstützen;
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Fig; 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 ist, die den
allgemeinen Aufbau eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts
schematisch zeigt, und zwar wiederum nicht gemäß
der Erfindung;
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Fig. 3 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts
schematisch zeigt, und zwar auch nicht gemäß der
Erfindung;
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Fig. 4 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts
schematisch zeigt, das wieder kein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
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Fig. 5 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts
schematisch zeigt, das auch nicht gemäß der
Erfindung ist;
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Fig. 6 die Struktur eines weiteren Fahrzeug-
Fahrsteuergeräts nicht gemäß der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 7 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 8 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 9 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 10 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 11 die Struktur eines Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 12 die Struktur eines Fahrsteuergeräts gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch zeigt;
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Fig. 13 ein Diagramm ist, das die Struktur einer
bevorzugten Form eines Zwischenfahrzeug-
Abstandssensors zeigt;
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Fig. 14 eine darstellende Ansicht zum Darstellen der
Operation des Zwischenfahrzeug-Abstandssensors ist;
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Fig. 15 ein Blockdiagramm ist, das die Struktur eines
bekannten Fahrzeug-Fahrsteuergeräts zeigt; und
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Fig. 16 ein Blockdiagramm ist, das ein weiteres bekanntes
Fahrzeug-Fahrsteuergerät zeigt.
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In Fig. 1, die, wie es oben angegeben ist, den allgemeinen
Aufbau eines Fahrzeug-Fahrsteuergerätes nicht gemäß der
Erfindung schematisch zeigt, ist ein Verbrennungsmotor 1
eines Motorfahrzeugs mit einer Lufteinlaßleitung
ausgestattet, in der ein Drosselventil 11 gelenkig montiert
ist. Das Drosselventil 11 wird. mittels eines Drossel-
Stellglieds 3 geöffnet und geschlossen, das durch einen
steuerbaren elektrischen Motor ausgebildet sein kann.
Andererseits wird die Operation des Drossel-Stellglieds 3
durch eine Fahrsteuereinheit 9 gesteuert, die durch einen
Mikrocomputer implementiert sein kann und die auch zum
Steuern eines Brems-Stellglieds 5 zum Betätigen eines
Bremssystems (nicht gezeigt) und eines Übersetzungsänderungs-
Stellglieds 4, das ein Getriebe 2, wie beispielsweise ein
Getriebe vom Drehmomentwandlertyp oder ähnliches, steuert,
sowie zum Beleuchten eines Bremslichts 210 dient. Für ein
Durchführen der oben angegebenen Steuerungen hat die
Fahrsteuereinheit 9 eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen,
denen jeweils verschiedene Signale zugeführt werden,
einschließlich eines Ausgangssignals eines
Beschleunigungspedal-Betätigungssensors 7, der zum Erfassen
der Betätigung eines Beschleunigungspedals 17 eingebaut ist,
eines Ausgangssignals eines Bremspedal-Betätigungssensors 8,
der die Betätigung eines Bremspedals 18 erfaßt, und eines
Ausgangssignals eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 6, der
an eine Ausgangswelle des Getriebes 2 zum Erfassen der
Geschwindigkeit des Motorfahrzeugs montiert ist.
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Während einer Operation des Fahrzeug-Fahrsteuergeräts der
oben beschriebenen Struktur werden das Drossel-Stellglied 3,
das Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 und das Brems-
Stellglied 5 unter der Steuerung der Fahrsteuereinheit 9
betätigt, wobei das Drossel-Stellglied 3 das Drosselventil 11
ansteuert, um dadurch das Ausgangsdrehmoment des Motors
einzustellen. Genauer gesagt wird dann, wenn der Fahrer das
Beschleunigungspedal 17 betätigt, ein Ausgangssignal des
Beschleunigungspedal-Betätigungssensors 7, das den Betrag
einer Beschleunigungspedal-Betätigung anzeigt, zur
Fahrsteuereinheit 9 eingegeben, die in Antwort darauf das
Drossel-Stellglied 3 derart steuert, daß der Öffnungsgrad des
Drosselventils 11 für eine erhöhte Motorausgangsleistung
vergrößert wird. Weiterhin verarbeitet die Fahrsteuereinheit
9 die Ausgangssignale vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6
und vom Beschleunigungspedal-Betätigungssensor 7, um dadurch
zu entscheiden, ob ein motorantreibendes Drehmoment
ausreichend ist, zum Beispiel für ein Hügelaufwärtsfahren des
Fahrzeugs. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (d.h.
wenn das Drehmoment ungeeignet ist), wird das
Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 betätigt, um das
Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 zu erhöhen.
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Wenn das Beschleunigungspedal 17 vom Fahrer losgelassen wird,
nachdem die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht
worden ist, holt die Fahrsteuereinheit 9 die aktuelle
Fahrzeuggeschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt und speichert sie
und steuert das Drossel-Stellglied 3, das
Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 und das Brems-Stellglied 5
auf der Basis der gespeicherten Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten
so, daß die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten
werden kann (Fahrbetriebsart). Beim Fahren bergab wird
beispielsweise das Drosselventil 11 progressiv geschlossen.
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In jedem Fall arbeitet dann, wenn die aktuelle
Fahrzeuggeschwindigkeit trotz der Tatsache, daß das
Drosselventil 11 vollständig geschlossen ist, eine
vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet, das
Übersetzungsänderungs-Stellglied 4 zum Erhöhen des
Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 2, um dadurch die
sogenannte Motorbremse einzusetzen. Wenn die aktuelle
Fahrzeuggeschwindigkeit ungeachtet einer Aktivierung der
Motorbremse immer noch die vorbestimmte Geschwindigkeit
überschreitet, wird dann das Brems-Stellglied 5 betätigt, um
das Bremssystems 23 zu aktivieren. Andererseits wird dann,
wenn das Fahrzeug abzubremsen ist, das Bremspedal 11 vom
Fahrer betätigt. Diese Betätigung des Bremspedals 18 wird
durch den Bremspedal-Betätigungssensor 8 erfaßt, dessen
Ausgangssignal dann der Fahrsteuereinheit 9 eingegeben wird,
welche in Antwort darauf die verschiedenen Stellglieder 3, 4
und 5 derart steuert, daß sie das Fahrzeug entsprechend
abbremsen. Wenn das Bremspedal 18 von einer Betätigung
befreit wird, nachdem eine Wunsch- oder Ziel-
Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht worden ist, holt die
Fahrsteuereinheit 9 wiederum die Fahrzeuggeschwindigkeit zu
jenem Zeitpunkt und speichert sie, um dadurch die einzelnen
Stellglieder 3, 4 und 5 so zu steuern, daß das Motorfahrzeug
bei der Geschwindigkeit laufen kann, wie sie gespeichert ist
(Fahrbetriebsart). Weiterhin steuert dann, wenn das
Motorfahrzeug durch ein Betätigen des Bremspedals 18 durch
den Fahrer dazu gebracht wird, zu stoppen, und das Bremspedal
18 dann losgelassen wird, die Fahrsteuereinheit 9 das
Drossel-Stellglied 3 dazu, das Drosselventil 11 vollständig
zu schließen, sowie das Brems-Stellglied 5 dazu, das
Bremssystem im aktivierten Zustand zu halten, wobei das
Übersetzungsverhältnis auf einen maximalen Wert (der höchsten
Übersetzung) gehalten wird. Im Fall eines automatischen
Getriebes, wie beispielsweise eines wohlbekannten Getriebes
vom Drehmomentwandlertyp, kann ein derartiges Kriechphänomen
auftreten, daß das Motorfahrzeug bei einer niedrigen
Geschwindigkeit zu fahren beginnt, wenn das Bremspedal 18
losgelassen wird. Ein solches Kriechen kann durch das
Fahrzeug-Fahrsteuergerät gemäß dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel der Erfindung auf die obige Weise positiv
verhindert werden.
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Wenn das Fahrzeug abgebremst wird, wird ein Bremslicht 10,
das an einen Ausgangsanschluß der Fahrsteuereinheit 9
angeschlossen ist, beleuchtet, um dadurch eine Nachricht über
ein Abbremsen zu einem nachfolgenden Motorfahrzeug
auszugeben, das hinter ihm fährt.
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Die obige Beschreibung ist hauptsächlich unter Bezugnahme auf
eine Fahrsteuerung eines Motorfahrzeugs gemacht worden, das
durch einen Benzinmotor angetrieben wird. Im Falle eines
Motorfahrzeugs mit einem eingebauten Dieselmotor muß das
Fahrsteuergerät jedoch derart abgeändert werden, wie es in
Fig. 2 dargestellt ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu
sehen, daß das Drossel-Stellglied 3 und das Drosselventil 11
durch eine Benzineinspritz-Zeitgabevorrichtung 13 zum
steuerbaren Einstellen der Benzineinspritz-Zeitgabe ersetzt
sind, um dadurch das Ausgangsdrehmoment des Motors 1 zu
steuern. Die Benzineinspritz-Zeitgabevorrichtung 13 ist auch
unter die Steuerung der Fahrsteuereinheit 9 gestellt, um
dieselbe Geschwindigkeits-Steuerung wie in dem Fall des
Fahrsteuergeräts gemäß der Fig. 1 zu realisieren.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Fahrsteuergerät, das auf ein
Motorfahrzeug angewendet werden soll, bei dem ein
elektrischer Motor 21 und eine elektrische
Leistungsversorgung 20 anstelle des Benzinmotors 1 und des
Getriebes 2 der Fig. 1 verwendet werden. Bei dem Aufbau des
Fahrsteuergeräts, das in Fig. 3 gezeigt ist, kann eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung im wesentlichen auf
dieselbe Weise ausgeführt werden, wie es zuvor beschrieben
ist. Genauer gesagt ist die Fahrsteuereinheit 9 derart
entwickelt oder programmiert, daß eine elektrische
Eingangsleistung, die dem elektrischen Motor 21 zugeführt
wird, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des
Beschleunigungspedal-Betätigungssensors 7 erhöht wird, und
daß das Ausgangsdrehmoment des elektrischen Motors 21 derart
eingestellt wird, daß die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit,
die beim Loslassen des Beschleunigungspedals vorherrscht,
beibehalten werden kann. Jedoch dann, wenn die Bremse zu
aktivieren ist, wie in dem Fall eines Bergabwärtsfahrens,
wird der elektrische Motor 21 gesteuert, um als elektrischer
Generator zum Regenerieren der Leistungsversorgung 20 zu
arbeiten, oder alternativ dazu als Hitzedissipator zum
Dissipieren der regenerierten Leistung als Hitze. Wenn die
Bremsleistung dennoch ungeeignet ist, dann wird das
Bremssystem 23 durch das Brems-Stellglied 5 aktiviert. Wenn
das Motorfahrzeug anzuhalten ist, wird der elektrische Motor
21 von der Energieversorgung gelöst, wobei das Bremssystem
(in Fig. 3 nicht gezeigt) aktiviert gehalten wird.
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Fig. 4 zeigt ein Fahrzeug-Fahrsteuergerät, das sich von dem
Gerät der Fig. 1 darin unterscheidet, daß zusätzlich ein
Hindernisdetektor 30 und ein Alarm 31 vorgesehen sind. Der
Hindernisdetektor 30 ist aufgebaut, um während eines Fahrens
ein Hindernis zu erfassen, wie beispielsweise ein
voranfahrendes Auto, das in einem geringen Abstand
vorausfährt, ein Auto, das an einer Straßenseite parkt, und
ein über eine kurvige Straße entgegenkommendes Auto, um
dadurch den Alarm 31 zu aktivieren, um den Fahrer des
betrachteten Motorfahrzeugs zu warnen.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen alternative Fahrzeug-
Fahrsteuergeräte, die jeweils ähnlich jenen sind, die in den
Fig. 2 und 3 gezeigt sind, außer daß zusätzlich ein
Hindernisdetektor 30 und ein Alarm 31 in den Fahrzeug-
Fahrsteuergeräten der Fig. 5 und 6 vorgesehen sind. Mit den
in diesen Figuren gezeigten Anordnungen kann die Sicherheit
beim Fahren des Motorfahrzeugs durch Warnen des Fahrers über
ein Hindernis erhöht werden, wie beispielsweise ein
voranfahrendes Auto, das vor ihm fährt, wie es oben in
Verbindung mit dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben
ist.
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Fig. 7 zeigt schematisch die Struktur eines Fahrzeug-
Fahrsteuergeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, das im wesentlichen dasselbe wie jenes gemäß der
Fig. 1 ist, außer daß ein Bereichssensor 28 zum Erfassen des
Abstands gegenüber einem Hindernis, das innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs vor dem Fahrzeug angeordnet ist, sowie
ein Alarm 29 vorgesehen sind.
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Eine primäre Operation des Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß
dem siebten Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen dieselbe
wie jene der Fig. 1. Wenn ein voranfahrendes Auto aufgrund
eines Verkehrsstaus oder in einer anderen ähnlichen Situation
mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit fährt, wird der
Fahrer des betrachteten Motorfahrzeugs das Bremspedal 18
betätigen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine
Geschwindigkeit zu erniedrigen, die niedriger als
beispielsweise 3 km/h ist. In dem Fall, in dem der
Abstandssensor 28 ein voranfahrendes Auto beispielsweise
innerhalb eines nach vom gerichteten Bereichs von 30 m
voraus erfaßt, antwortet die Fahrsteuereinheit 9 auf das
Ausgangssignal des Abstandssensors 28 und erzeugt eine
relevante Information zu dem Alarm 29 für dessen Aktivierung.
Somit wird der Fahrer das Beschleunigungspedal 17 und das
Bremspedal 18 loslassen. In dem Fall steuert die
Fahrsteuerungseinheit 9 die verschiedenen Stellglieder 3, 4
und 5 so, daß der Zwischenfahrzeugsabstand zu dem
voranfahrenden Auto beibehalten werden kann, und zwar durch
geeignetes Einstellen der Fahrzeugsgeschwindigkeit, während
dem betrachteten Motorfahrzeug ermöglicht wird, dem
voranfahrenden Auto zu folgen. Wenn das letztere auf mehr als
30 km/h beschleunigt, wird die Nachfolgesteuerung für
ungültig erklärt, woraufhin die Zwischenfahrzeug-
Abstandssteuerung beendet wird.
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Wenn der Fahrer das Beschleunigungspedal 17 zu diesem
Zeitpunkt betätigt, wird sich die Fahrzeuggeschwindigkeit
erhöhen, so daß sich das betrachtete Motorfahrzeug dem
voranfahrenden Auto nähert. Demgemäß betätigt der Fahrer
wieder das Bremspedal, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu
erniedrigen. Das Bremspedal 18 wird wieder losgelassen, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als 30 km/h wird, wobei
der Abstand zum voranfahrenden Auto innerhalb des Bereichs
von 30 m ist. Somit wird die auf dem Abstand basierende
Fahrzeug-Fahrsteuerung wieder bewirkt, wodurch die
Fahrzeugfolgesteuerungsbetriebsart durch Beibehalten des
Abstands zum voranfahrenden Auto auf einem vorbestimmten
konstanten Pegel realisiert wird.
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Auf ein Anhalten des voranfahrenden Autos hin hält auch das
betrachtete Motorfahrzeug automatisch bei einem vorbestimmten
Abstand zum ersteren. Jedoch kann das Motorfahrzeug nicht
wieder gestartet werden, bis nicht das Beschleunigungspedal
17 betätigt wird, selbst dann, wenn das voranfahrende Auto
erneut beginnt, zu fahren. Demgemäß muß zum erneuten Starten
des betrachteten Motorfahrzeugs das Beschleunigungspedal 17
betätigt werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nach einem
erneuten Starten des Fahrzeugs 30 km/h überschritten hat,
wird das Fahrzeug auf die Geschwindigkeit von 30 km/h
abgebremst, woraufhin die Abstandssteuerfahrbetriebsart
gültig gemacht wird, um dadurch zuzulassen, daß die
Fahrzeugfolgesteuerungsbetriebsart wiederhergestellt wird.
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Der Bereichs- oder Abstandssensor 28 ist keineswegs neu und
kann durch irgendeinen herkömmlichen geeigneten Sensor
implementiert werden. Beispielsweise wird ein Bild eines
Objekts, das vor dem betrachteten Fahrzeug liegt oder fährt,
durch ein Paar von Videokameras erfaßt, deren Ausgangssignale
durch einen Mikrocomputer geeignet verarbeitet werden, um den
Abstand zum Objekt auf der Basis des wohlbekannten
trigonometrischen Verfahrens zu bestimmen. Ein weiteres
Beispiel ist, daß ein Lichtstrahl durch einen Lichtsender zu
einem Objekt projiziert wird, und daß ein reflektiertes
optisches Bild durch eine photoelektrische Elementenanordnung
oder einen Bildsensor aufgenommen wird, um dadurch den
Abstand zum Objekt gemäß dem wohlbekannten trigonometrischen
Verfahren zu bestimmen. Darüber hinaus kann zu diesem Zweck
ein Abstandsradar-Meßsystem eingesetzt werden, bei dem der
Abstand zu einem Objekt durch Messen der Zeit bestimmt wird,
die es für einen Lichtimpuls dauert, zu und zurück vom Objekt
zu laufen. Der Bereichssensor 28 kann von einem schwenkbaren
Typ sein, der ein weites Gesichtsfeld sichern kann. Obwohl
der Abstands- oder Bereichssensor 28 vorzugsweise eine hohe
Auflösung haben sollte, ist normalerweise eine Auflösung von
etwa ±3 % für praktische Anwendungen ausreichend.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen jeweils die Strukturen von Fahrzeug-
Fahrsteuergeräten gemäß einem zweiten und einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, die im wesentlichen
identisch zu den jeweiligen Strukturen der Geräte gemäß den
Fig. 2 und 3 sind, außer daß die Zwischenfahrzeug-
Abständssteuerfunktion ähnlich zu jenem des ersten
Ausführungsbeispiels zusätzlich vorgesehen ist.
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Die Fig. 10 zeigt die Struktur eines Fahrzeug-
Fahrsteuergeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 32
einen Abstandssensor vom Nachfolgetyp zum Erfassen eines
voranfahrenden Autos, das vorausfährt, und zum Bestimmen des
Abstands zu diesem, und ein Bezugszeichen 32 bezeichnet einen
Bestätigungsschalter.
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Eine Operation des Fahrzeug-Fahrsteuergeräts gemäß dem
gegenwärtigen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
jenem gemäß der Fig. 1 hauptsächlich dadurch, daß der
Abstandssensor 33 ein voranfahrendes Auto automatisch erkennt
und den Zwischenfahrzeugabstand zu dem voranfahrenden Auto
bestimmt. Wenn der so gemessene Zwischenfahrzeugsabstand bei
einer bestimmten oder vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit
kürzer als ein vorbestimmter Wert wird, entscheidet die
Fahrsteuereinheit 9, daß der Abstand zum voranfahrenden Auto
zu kurz ist, und sendet ein Alarmsignal zum Alarm 31, um den
Fahrer über die vorherrschende Situation zu warnen. Zu jener
Zeit kann der Fahrer entscheiden, das voranfahrende Auto zu
überholen oder ihm zu folgen. Wenn in einer derartigen
Situation der Bestätigungsschalter 32 vom Fahrer betätigt
oder eingeschaltet wird, wird die Operation des
Fahrsteuergeräts zu einer Fahrzeugfolge- und Fahrzeug-
Abstandssteuerbetriebsart umgeschaltet. Somit wird das
Fahrzeug gesteuert, um dem voranfahrenden Auto zu folgen,
während der vorbestimmte Zwischenfahrzeugsabstand beibehalten
wird.
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Fig. 13 zeigt die Struktur des in Fig. 10 gezeigten
Abstandssensors 33 zum Erfassen des Zwischenfahrzeugsabstands
auf ein Erkennen eines voranfahrenden Autos hin. Unter
Bezugnahme auf diese Figur wird ein Bild eines voranfahrenden
Autos durch ein Paar von Linsen 41 und 51 ausgebildet, die in
einer vertikal beabstandeten Beziehung zueinander angeordnet
sind, und es wird durch jeweilige Bildsensoren 42 und 52 in
elektrische Signale umgewandelt. Diese elektrischen Signale
werden nachfolgend durch jeweilige Analog/Digital-(A/D)-
Wandler 43 und 53 digitalisiert und in jeweiligen
Bildspeichern 44 und 54 gespeichert. Die Bildsignale oder
-daten, die so in den Speichern 44 und 54 gespeichert sind,
werden nachfolgend einer Vielzahl von Verarbeitungen
unterzogen, die durch einen Computer 47 ausgeführt werden.
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Die Verarbeitung zum Bestimmen des Vorhandenseins oder
Nichtvorhandenseins eines voranfahrenden Autos in den
aufgenommenen Bildern wird durchgeführt, nachdem die
Bildsignale zu einem Speicher 45 übertragen worden sind. Nach
einer Profilverstärkungsverarbeitung, bei der beispielsweise
das Profil jedes Bildes verstärkt wird, wird ein Bild auf dem
Schirm einer Anzeige, das in bezug auf seine vertikale
Mittellinie symmetrisch ist, zum Verfeinern des Bildes des
voranfahrenden Autos extrahiert. Diesbezüglich ist ein Auto
im allgemeinen symmetrisch zu seiner vertikalen Mittellinie.
Dann wird bestimmt, ob das symmetrische Bild im wesentlichen
in der Mitte des Schirms liegt. Wenn die Antwort negativ ist,
wird bestimmt, daß das symmetrische Bild nicht das Bild eines
voranfahrenden Fahrzeugs ist, nämlich daß es kein
voranfahrendes Fahrzeug gibt. Wenn die Antwort jedoch positiv
ist, wird bestimmt, daß das symmetrische Bild das Bild eines
voranfahrenden Fahrzeugs ist. In diesem Fall wird ein Fenster
auf dem Schirm für das extrahierte Bild eingestellt und der
Abstand zu dem extrahierten Bild aus den durch die Sensoren
42 und 52 erfaßten Bilder gemäß dem wohlbekannten
trigonometrischen Verfahren arithmetisch berechnet. Auf diese
Weise wird das Vorhandensein eines voranfahrenden Autos
erkannt, wenn das extrahierte Bild eine Größe hat, die eine
geeignete Beziehung zu dem so gemessenen
Zwischenfahrzeugsabstand in sich trägt.
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In der Fahrzeugverfolgungsbetriebsart wird ein Fenster A für
ein zu einem Zeitpunkt t = t, aufgenommenes Bild eingestellt,
wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Das Bild im Fenster A wird
im Speicher 46 gespeichert. Danach wird zu einem Zeitpunkt t
= t, + δt (d.h. nach dem Verstreichen einer kurzen Zeit δt)
ein Bild, das am besten mit dem Bild innerhalb des Fensters A
übereinstimmt, aus einem Bereich B gesucht, der das Fenster A
und seine benachbarten oder peripheren Bereiche darum
überdeckt. Dann wird ein neues oder erneuertes Fenster A' mit
dem am besten übereinstimmenden Bild, das in seiner Mitte
angeordnet ist, ausgebildet. Das am besten übereinstimmende
oder erneuerte Bild wird in den Speicher 46 zurückübertragen
oder gespeichert, um ein erneutes Holen neuer Bilddaten in
den Speicher 44 zu einem nachfolgenden Zeitpunkt
vorzubereiten. Durch Wiederholen dieser Operation auf einer
zeitseriellen Basis kann die Fahrzeugverfolgungsoperation
ausgeführt werden.
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Weiterhin ist es durch progressives Überlagern eines Bildes
A', das durch die obere Kamera aufgenommen ist, mit jenem der
unteren Kamera innerhalb eines Bereichs C, während diese
Bilder relativ zueinander nach und nach oder auf eine
schrittweise Art verschoben werden möglich, den Abstand zu
einem Objekt entsprechend dem Bild A' mittels dem
trigonometrischen Verfahren auf der Basis einer Abweichung
oder eines Verschiebungsbetrags arithmetisch zu bestimmen,
welche bzw. welcher die beste Übereinstimmung zwischen den
obigen zwei Bildern ergibt.
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Mittels der automatischen Erkennung eines voranfahrenden
Autos und der Folge-Fahrsteuerung, die oben beschrieben sind,
wird der Alarm 31 bei einer abnormal nahen Annäherung an ein
voranfahrendes Auto automatisch aktiviert, um dadurch den
Fahrer vor der Situation zu warnen. In diesem Fall kann der
Fahrer das Bremspedal zum Abbremsen des Fahrzeugs betätigen
oder das vorausfahrende Auto überholen. Alternativ dazu kann
der Fahrer den Bestätigungsschalter 32 einschalten, um
dadurch der Steuereinheit zu erlauben, die
Fahrzeuggeschwindigkeit so zu steuern, daß das betrachtete
Fahrzeug dem voranfahrenden Auto folgen kann, während ein
vorbestimmter Zwischenfahrzeugsabstand dazwischen beibehalten
wird. Zusätzlich wird dann, wenn das voranfahrende Auto an
einer Abzweigung eine andere Straße nimmt oder die
Fahrtrichtung ändert, so daß der Zwischenfahrzeugsabstand
weit größer als ein vorbestimmter Wert wird, die
Folge-Fahrsteuerbetriebsart deaktiviert, um zuzulassen, daß das
Motorfahrzeug mit einer aktuellen Geschwindigkeit fährt.
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Die Fig. 11 und 12 zeigen ein fünftes und ein sechstes
Ausführungsbeispiel der Erfindung, die jeweils jenen gemäß
den Fig. 2 und 3 entsprechen, außer daß die ersteren
zusätzlich mit einer Steuerfunktion gleich jener ausgestattet
sind, die oben in Verbindung mit dem vierten
Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
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Aus der vorangehenden Beschreibung wird klar, daß das
Fahrzeug-Fahrsteuergerät gemäß den offenbarten
Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Steuerung zum
Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs gemäß einem durch
den Fahrer eingegebenen Beschleunigungs- oder Abbremsbefehl
ausführen kann, während die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit
auf ein Stoppen der Beschleunigung oder Abbremsung hin
beibehalten wird. Als Ergebnis kann die Fahrzeugsteuerung,
die durch den Fahrer durchzuführen ist, im wesentlichen
vereinfacht werden, wodurch die Gefahr beim Fahren reduziert
wird, die sonst aufgrund einer Unvorsichtigkeit des Fahrers
auftreten würde. Darüber hinaus erlaubt das Steuergerät, daß
das Fahrzeug eine erwünschte Zielfahrzeuggeschwindigkeit mit
hoher Genauigkeit über einen weiten Geschwindigkeitsbereich
von Null bis zu einer hohen Geschwindigkeit ungeachtet eines
Bergaufwärts- oder Berabwärtsfahrens, von Lasten und anderen
Fahrbedingungen hält.
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Weiterhin wird dann, wenn ein Hindernis während des Fahrens
erfaßt wird, ein Alarm erzeugt, um eine erhöhte Sicherheit
für den Fahrzeugbetrieb sicherzustellen.
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Zusätzlich wird dann, wenn das Motorfahrzeug sich während des
Fahrens mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als ein
vorbestimmter Wert ist, einem Hindernis nähert, der
Zwischenfahrzeugabstand automatisch gesteuert, um das
Fahrzeug gegenüber der Möglichkeit einer Kollision mit dem
Hindernis zu schützen.
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Zu der Zeit, zu der das Fahrzeug sich zu einem exzessiven
Ausmaß einem voranfahrenden Auto abnormal nähert, wird ein
Alarm erzeugt, um den Fahrer für eine Bestätigung zu warnen.
In diesem Fall wird das Gerät in einen Betrieb zum Folgen
eines voranfahrenden Autos mit einer Zwischenfahrzeug-
Abstandssteuerung geschaltet, so daß ein vorbestimmter
geeigneter Zwischenfahrzeugsabstand zu dem voranfahrenden
Auto automatisch beibehalten werden kann, wodurch das
Motorfahrzeug positiv von einer Kollision damit abgehalten
wird.
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Die vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der
detaillierten Beschreibung der Spezifikation klar, und somit
ist beabsichtigt, durch die beigefügten Ansprüche alle
derartigen Merkmale und Vorteile der Erfindung abzudecken,
die unter den Wortlaut der Ansprüche fallen. Weiterhin ist
es, da Fachleuten auf dem technischen Gebiet schnell
zahlreiche Modifikationen und Änderungen einfallen werden,
nicht gewünscht, die Erfindung auf die genaue Konstruktion
und Operation zu beschränken, die dargestellt und beschrieben
sind, und demgemäß kann auf alle geeigneten Modifikationen
und Äquivalente zugegriffen werden, die unter den Wortlaut
der Ansprüche fallen.