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Dokumentenidentifikation DE19647430C2 26.04.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Bremsen eines personengeführten Kraftfahrzeuges
Anmelder Runnwerth, Annett, 81245 München, DE
Erfinder Runnwerth, Annett, 81245 München, DE
Vertreter Karl, F., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 80634 München
DE-Anmeldedatum 15.11.1996
DE-Aktenzeichen 19647430
Offenlegungstag 20.05.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.04.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2001
IPC-Hauptklasse B60T 7/12
IPC-Nebenklasse B60T 8/32   G01P 3/64   G01P 15/16   G01P 15/08   B60T 13/66   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Bremsen eines personengeführten Kraftfahrzeugs, wie z. B. eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagen.

Bisher werden derartige Verfahren nicht eingesetzt. Verwendet werden Stoßstangen an der Frontseite und der Rückseite des Fahrzeugs, welche den Schaden durch Auffahrunfälle bei sehr geringen Fahrgeschwindigkeiten begrenzen.

In der Druckschrift DE 41 01 759 A1 wird ein Verfahren erläutert, bei dem der automatische Bremsvorgang durchgeführt wird, wenn die bis zum Aufprall auf das Hindernis verbleibende Zeit kleiner als eine Grenzzeit ist. Die Grenzzeit hat keinen Bezug zum Bremsweg und hängt vom Fahrverhalten des Fahrers ab. Außerdem wird der automatische Bremsvorgang durchgeführt, wenn der Bremsweg des Fahrzeugs bis zum Stillstand größer als der Abstand zum Hindernis ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Bremsen eines personengeführten Kraftfahrzeugs anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein selbsttätiges Bremsen ein erheblicher Eingriff in die Fahrbewegung des Fahrzeugs ist. Derartige Eingriffe sind nur dann vertretbar, wenn der Fahrer nicht bereits Maßnahmen ergriffen hat, wie z. B. manuelles Abbremsen oder Ausweichen durch Lenkbewegungen. Insbesondere ist das Abbremsen aber vertretbar, wenn offensichtlich ein Nichtreagieren des Fahrers zu einer Beschädigung des Fahrzeugs führt, wie es häufig bei Auffahrunfällen während der Kolonnenfahrt mit niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten zu beobachten ist. Ein anderes Beispiel für ein offensichtliches Nichtreagieren des Fahrers sind Auffahrunfälle auf ein unmittelbar vor dem betrachteten Fahrzeug stehendes Fahrzeug im Kreuzungsbereich, beim Abbiegen oder Anfahren. Auch ein Abrutschen des Fahrers von Bremse oder Kupplung kann letztlich zu einer Beschädigung des Fahrzeugs führen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Überlegung zugrunde, daß ein Eingriff in Form eines selbsttätigen Bremsens insbesondere nicht abhängig vom Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erfolgen darf, da bei konstanter Relativgeschwindigkeit der Fahrzeuge zueinander eine unmittelbare Auffahrgefahr auch bei sehr kleinem Abstand nicht besteht. Dies trifft um so mehr zu, da beide Fahrzeuge etwa den gleichen Bremsweg haben. Der genannte Abstand kann dabei wesentlich geringer als der gesetzlich vorgeschriebene Mindestabstand sein.

Deshalb wird beim Verfahren nach der Erfindung die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem sich etwa in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindenden Hindernisses ermittelt, wie z. B. ein vorausfahrendes Fahrzeug bzw. ein Fahrtrichtung stehendes Fahrzeug. Bei der Erfindung kommt es somit auf die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Hindernis an. Zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit kann diese mit den dem Fachmann bekannten Meßverfahren direkt gemessen oder aus anderen Meßgrößen berechnet werden. Angewendet wird z. B. eine mehrmalige zeitlich aufeinanderfolgende Bestimmung des Abstands zum Hindernis.

Außerdem wird beim Verfahren nach der Erfindung der Abstand zum Hindernis ermittelt. Der Abstand wird vorzugsweise relativ genau innerhalb eines vorbestimmten Abstandsbereichs gemessen. Angewendet werden aber auch Abstandsmessungen, die nach Art einer Ja/Nein-Entscheidung nur das Unterschreiten eines vorbestimmten Abstands anzeigen.

Bei der Erfindung wird der ermittelte Abstand mit einem Bremsweg des Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit verglichen, die etwa der Relativgeschwindigkeit entspricht. Als Bremsweg wird der physikalische Bremsweg und nicht die Summe aus diesem und der Verlängerung des Bremswegs aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers verwendet, um in den Bereich des Fahrers nicht mehr als unbedingt notwendig einzugreifen. Beim Verfahren nach der Erfindung wird unabhängig davon, ob das Hindernis steht oder sich bewegt, beim Vergleich im wesentlichen der Bremsweg bei stehendem Hindernis zugrunde gelegt. Diese Annahme ist insbesondere zulässig, wenn das Hindernis seine Geschwindigkeit unverändert beibehält. Entscheidend ist somit vorrangig nur die Relativgeschwindigkeit. Innerhalb des Abstands zwischen betrachtetem Fahrzeug und Hindernis, wie ein vorausfahrendes Fahrzeug, ist nur ein Abbremsen des betrachteten Fahrzeugs auf die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs notwendig, um Schäden am betrachteten Fahrzeug bzw. an den Fahrzeugen zu vermeiden. Ein Abbremsen bis zum Stillstand ist nicht notwendig. Das bedeutet aber, daß sich zwei Vorgänge additiv überlagern. Zum einen bewegen sich beide Fahrzeuge mit der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs, und zum anderen bremst das betrachtete Fahrzeug ab. Subtrahiert man die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs von der momentanen Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs zu Beginn des Bremsvorgangs, so steht das "vorausfahrende" Fahrzeug. Wird die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs von der Geschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugs während des Bremsvorgangs subtrahiert, so ergibt sich gerade die Relativgeschwindigkeit als Fahrgeschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugs, das nunmehr aber bis zum Stillstand abzubremsen ist. Der Bremsweg darf jedoch den durch die Subtraktion der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs unverändert gebliebenen Abstand zwischen den Fahrzeugen zu Beginn des Bremsvorgangs nicht überschreiten, um eine Kollision auszuschließen. Der bei der Erfindung durchgeführte Vergleich von Abstand und Bremsweg führt also auch bei sich bewegendem Hindernis zu dem Ergebnis, daß eine Kollision von betrachtetem Fahrzeug und Hindernis vermieden wird.

Abhängig vom Vergleichsergebnis wird beim Verfahren nach der Erfindung ein Bremsvorgang zumindest teilweise selbsttätig durchgeführt, d. h. auch ohne Eingriff des Fahrers, wenn der Abstand kleiner als der genannte Bremsweg ist. Zum vollständigen Durchführen des Bremsvorgangs bis zum Stillstand des Fahrzeugs oder zum Erreichen des Hindernisses kommt es, wenn der Fahrer aufgrund seiner begrenzten Reaktionszeit, die durch Unaufmerksamkeit, die sogenannte Schrecksekunde oder sonstige Fahrfehler noch verlängert wird, nicht mehr zum Eingreifen kommt.

Durch die Erfindung wird auch erreicht, daß der Bremsvorgang ohne zeitliche Verzögerung begonnen wird. Je nach Bremsweg zum Hindernis wird gegenüber einem mit Verzögerung beginnenden Bremsvorgang eine Kollision mit dem Hindernis vermieden, oder aber der Aufprall auf das Hindernis erfolgt zumindest mit geringerer Geschwindigkeit, wodurch sich die Beschädigung des Fahrzeugs und auch des Hindernisses verringert. Der tatsächliche Bremsweg verkürzt sich durch das Verfahren nach der Erfindung, da keine Bremsverzögerung durch die Reaktionszeit des Fahrers mehr auftritt.

Mit anderen Worten wird beim Verfahren nach der Erfindung die ermittelte Relativgeschwindigkeit zwischen betrachtetem Fahrzeug und Hindernis mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit verglichen. Eine zeitweise konstante Vorgabe wird angewendet, wenn z. B. unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs nur Abstandsänderungen innerhalb eines definierten Abstandsbereichs zum Fahrzeug berücksichtigt werden. Dieser Abstand kann durch die Erfassungsgrenze eines Sensors oder einer Sensoreinheit bestimmt sein. Die Vorgabe der Relativgeschwindigkeit kann jedoch auch, wie oben ausgeführt, abhängig vom Abstand zum Hindernis verändert werden. Einen zu berücksichtigenden Einfluß hat auch die momentane Geschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugs, da sich bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ein verändertes Bremsverhalten des Fahrzeugs ergibt. Diese Veränderungen des Bremsverhaltens können z. B. durch Korrekturfaktoren berücksichtigt werden, die vor dem Vergleich zur ermittelten Relativgeschwindigkeit multipliziert werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Straßenzustand erfaßt, und anschließend wird abhängig vom Straßenzustand der für den Vergleich relevante Bremsweg festgelegt. Durch diese Maßnahme wird eine der wichtigsten Einflußgrößen auf den Bremsweg berücksichtigt. Bei regennasser Fahrbahn verlängert sich der Bremsweg bereits erheblich und bei Schnee oder Eis kann der Bremsweg sogar ein Mehrfaches des Bremswegs bei trockener Fahrbahn betragen. Die Verlängerung des Bremswegs kann durch einen Faktor berücksichtigt werden, der zum Bremsweg bei trockener Fahrbahn multipliziert wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Relativgeschwindigkeit durch mindestens zweimaliges Erfassen des Abstands durch einen ersten Abstandswert zu einem ersten Zeitpunkt und durch einen zweiten Abstandswert zu einem nach dem ersten Zeitpunkt liegenden zweiten Zeitpunkt ermittelt. Dabei wird die Differenz der beiden Abstandswerte gebildet und auf die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten bezogen, so daß sich bei Division der Abstandsdifferenz durch die Zeitdifferenz die momentane Relativgeschwindigkeit ergibt. Zwischen den Zeitpunkten können z. B. einige Millisekunden oder noch kürzere Zeiteinheiten liegen. Werden vor dem Einleiten des Bremsvorgangs noch eine oder weitere Relativgeschwindigkeiten ermittelt und/oder findet gegebenenfalls noch eine Mittelung über eine Anzahl von gemessenen Relativgeschwindigkeiten statt, so kann ein Durchführen des Bremsvorgangs auf vereinzelt auftretende Fehlmessungen hin verhindert werden. Fehlmessungen können z. B. auftreten, durch ungünstige Witterungsverhältnisse wie Schnee, Regen u. a. oder durch Umwelteinflüsse wie herabfallende Blätter, vom Wind bewegtes Papier usw.

Sind die beiden Abstandswerte vorgegeben, so vereinfacht sich das Verfahren, da nur noch die Zeit gemessen wird, die zwischen dem Zeitpunkt vergeht, an dem das Hindernis am ersten Abstandswert erfaßt wird, und dem Zeitpunkt, an dem das Hindernis am zweiten Abstandswert erfaßt wird. Die gemessene Zeit ist ein Maß für die Änderungsgeschwindigkeit des Abstands. Meßtechnisch ist es einfacher, eine Ja/Nein-Entscheidung bezüglich des Erreichens eines Abstands zu treffen, als den Abstand über einen bestimmten Bereich genau zu erfassen.

Ist die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten vorgegeben, so ist ein einfaches Ermitteln der Relativgeschwindigkeit aus den beiden gemessenen Abstandswerten möglich, da eine Zeitmessung entfällt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Bremsvorgang abhängig von der Relativgeschwindigkeit nur bei einer Geschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugs durchgeführt, die kleiner als eine vorgegebene obere Grenzgeschwindigkeit ist, z. B. etwa 50 km/h. Die obere Grenzgeschwindigkeit wird z. B. im Stadtverkehr oder beim Kolonnenfahren selten überschritten, so daß in einem großen Risikobereich das automatische Bremsen durchgeführt wird. Bei höheren Geschwindigkeiten ist ein automatischer Bremsvorgang nicht immer vertretbar, da bei schweren Schäden an Sachen oder Leben von Personen die Klärung der Schuldfrage schwieriger wird. Bei hohen Geschwindigkeiten wird in diesem Ausführungsbeispiel also auf ein selbsttätiges Bremsen verzichtet, so daß der Fahrer einen Bremsvorgang nur durch manuelles Betätigen der Bremse durchführen kann. Bei höheren Geschwindigkeiten ist außerdem das Ermitteln der Relativgeschwindigkeit schwieriger, da sich z. B. die mechanischen Einflüsse auf Meßeinrichtungen durch zunehmende Belastung des Fahrzeugs vergrößern. Die Meßeinrichtungen können einfach konstruiert werden, da sie bei hohen Geschwindigkeiten zwar den Belastungen widerstehen, aber keine genauen Meßergebnisse mehr erzeugen müssen. Zu den Belastungen zählen Vibrationen des Fahrzeugs, unruhige Straßenlage, Fahrtwindeinflüsse u. a.

Unterhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit sind auch die Bremswege relativ kurz, so daß der zu bestimmende Abstand klein ist. Auch die Relativgeschwindigkeit muß nur innerhalb eines durch den Bremsweg bis zum Stillstand bestimmten Abstands erfaßt werden, der unterhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit ebenfalls relativ klein ist. Insgesamt ergeben sich geringere Anforderungen an die Messungen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Relativgeschwindigkeit in einem Nahbereich des Fahrzeugs bestimmt, dessen Grenze vorzugsweise nicht mehr als 10 Meter von der vorderen Fahrzeugkante entfernt ist. Wird die Relativgeschwindigkeit nur im Nahbereich ermittelt, so sind die notwendigen Messungen einfach auszuführen, da das Hindernis mit geringerem Abstand zum Fahrzeug aufgrund der größeren Wirkung auf Sensoren leichter zu erfassen ist und sich auch vom Hintergrund deutlicher abhebt. Durch diese Maßnahme können Sensoren eingesetzt werden, die einfach aufgebaut sind und an deren Ansprechschwelle übliche Bedingungen gestellt werden. Außerdem haben die Meßergebnisse einen geringen Fehler.

Wird der automatische Bremsvorgang unterbrochen, wenn der Fahrer manuell eine Bremse des Fahrzeugs betätigt, so hat zu diesem Zeitpunkt ausschließlich der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug. Durch eine Wartezeit bis zum erneuten Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung wird gewährleistet, daß beim Eingreifen des Fahrers nur dieser für die Wartezeit einen Einfluß auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs hat. Gegenläufige Steuereinflüsse auf das Fahrzeug durch Fahrer und automatisches Bremsen werden so vermieden. Nach dem Eingreifen des Fahrers hat dieser ausschließlich die Gewalt über das Fahrzeug bis keine Gefahr mehr besteht. Ein selbsttätiges Bremsen kann auch unterbleiben, wenn der Fahrer momentan die Stellung der Räder durch Betätigen der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs verändert, da in diesem Fall davon ausgegangen wird, daß dem Hindernis ausgewichen werden soll. Gegenüber einer Auswertung des Fahrtrichtungsanzeigers, d. h. der Blinkeinrichtung, des Fahrzeugs ergibt sich der Vorteil, daß die Blinkeinrichtung nicht unbedingt bei jedem Lenkvorgang betätigt wird und daß weiterhin auch im Kreuzungsbereich ein selbsttätiges Bremsen ermöglicht wird.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Bremsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens oder eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, so daß die oben genannten technischen Wirkungen auch für die Bremsvorrichtung gelten. Eine Auswerteeinheit wird bei der Erfindung rein schaltungstechnisch oder softwaretechnisch gesteuert. In einer Sensoreinheit der Bremsvorrichtung werden Sensoren einer einzigen physikalischen Wirkungsweise oder aber eine Kombination von Sensoren verschiedener physikalischer Wirkungsweisen verwendet, wodurch sich Nachteile einer Sensorart durch die Vorteile der anderen Sensorart kompensieren lassen. Angewandt werden Sensoren auf der Grundlage elektromagnetischer Strahlung, wie z. B. sichtbares Licht, Infrarot Licht, Ultraviolet-Licht, Laserlicht oder Radar. Verwendet werden neben Ultraschallsensoren auch druckempfindliche Sensoren, die nach Art von über den Fahrzeugrand hinausragenden Tastelementen einen Abstand erfassen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Bremsvorrichtung nach der Erfindung erfaßt die Sensoreinheit den Einfluß des Hindernisses auf ein elektrostatisches und/oder ein magnetostatisches Feld, welches z. B. durch eine geeignete Einrichtung am betrachteten Fahrzeug erzeugt wird. Wird z. B. eine Sensoreinheit verwendet, die nach Art eines Metalldetektors auf die metallische Karosserie des vorausfahrenden Fahrzeugs reagiert, so entsteht ein robuster, relativ wetterunabhängiger Abstandsmesser. Abhängig von der Entfernung wird das Metall stärker oder schwächer detektiert. Die Karosseriefläche in Richtung eines folgenden Fahrzeugs, z. B. zum betrachteten Fahrzeug hin, ist relativ unabhängig vom Fahrzeugtyp, so daß der Abstand abhängig von der Signalstärke eines durch die Sensoreinheit erzeugten Signals hinreichend gut bestimmt wird.

Das Erfassen der Relativgeschwindigkeit erfolgt aktiv, wenn vom Fahrzeug ein Meßsignal auf das Hindernis gesendet und zumindest ein Teil des reflektierten Signals wieder durch die Sensoreinheit erfaßt wird. Ein passives Erfassen erfolgt, wenn Meßsignale ausgewertet werden, die nicht vom betrachteten Fahrzeug sondern im wesentlichen durch das Hindernis selbst erzeugt werden. Ein vorausfahrendes Fahrzeug wird z. B. mit einem Sendeelement ausgestattet, dessen Signale dann vom betrachteten Fahrzeug beim Bestimmen der Relativgeschwindigkeit ausgewertet werden.

Wird die Sensoreinheit an einer der vorderen Ecken des Fahrzeugs angeordnet, und wird eine zweite Sensoreinheit an der anderen vorderen Ecke angeordnet, so werden auch Hindernisse erfaßt, die mit Versatz zur Fahrtrichtung angeordnet sind, wie z. B. andere abbiegende Fahrzeuge. Sensoreinheiten können auch an der Fahrzeugrückseite angeordnet sein, so daß beim Rückwärtsfahren auch ein automatisches Bremsen möglich ist.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Erfassungsbereich der Sensoreinheit in der zur Fahrtrichtung quer liegenden Richtung entlang der Richtung der Fahrzeuglängsachse etwa durch den halben Wert der größten räumlichen Ausdehnung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung begrenzt. Mit anderen Worten erfaßt die Sensoreinheit nur die Hindernisse, mit denen eine Kollision bei unveränderter Fahrtrichtung unausweichlich ist. Hindernisse am Straßenrand oder mit ausreichendem Versatz zur Fahrtrichtung haben keinen Einfluß auf den automatischen Bremsvorgang. Der Erfassungsbereich ist demnach ein Streifen vor dem Fahrzeug, dessen Seiten in Fahrtrichtung etwa eine Verlängerung der Längsseiten des Fahrzeugs sind. Ist der Streifen etwas breiter als das Fahrzeug, so entsteht ein zusätzlicher Sicherheitsabstand, von z. B. 15 Zentimetern.

Mit handelsüblichen einfachen Sensoren kann im Geschwindigkeitsbereich von 0 km/h bis etwa 55 km/h ein selbsttätiges Bremsen sicher durchgeführt werden, so daß durch Einsatz der Erfindung insbesondere Karosserieschäden an beiden Kraftfahrzeugen vermieden bzw. in ihrem Ausmaß erheblich reduziert werden. Bei Auffahrunfällen mit nur 30 km/h entstehen ohne die Erfindung an einem Fahrzeug Schäden mit einer Schadenshöhe von mehreren tausend Mark. Bei guten Bremsen, z. B. Bremskraftverstärker oder Antiblockiersystem, und trockener Fahrbahn beträgt der physikalische Bremsweg jedoch nur wenige Meter. Gerade im Meterbereich ist die Zuverlässigkeit der Erfindung aber sehr groß, so daß sich durch Einsatz der Erfindung der Schaden erheblich verringert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm für ein Verfahren zum automatischen Bremsen eines personengeführten Fahrzeugs,

Fig. 2 eine Bremsvorrichtung mit einem Metalldetektor, und

Fig. 3 Bremssituationen eines Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung zum automatischen Bremsen.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm für ein Verfahren zum automatischen Bremsen eines Fahrzeugs. Das Verfahren beginnt in einem Schritt 100 mit dem Anfahren des Fahrzeugs.

Im folgenden Schritt 102 wird ein Abstand A zu einem sich in Fahrtrichtung vor dem betrachteten Fahrzeug befindenden Hindernis bestimmt, welches z. B. ein vorausfahrendes Fahrzeug ist. Ist im Erfassungsbereich der verwendeten Sensoren kein Hindernis, so wird der Abstand A auf einen sehr großen Wert gesetzt. Nur wenn ein Hindernis erfaßt wird, wird auch die Relativgeschwindigkeit vR zwischen betrachtetem Fahrzeug und Hindernis bestimmt. Nach dem Schritt 102 wird das Verfahren im Schritt 104 fortgesetzt.

Im Schritt 104 wird die momentane Fahrgeschwindigkeit v des betrachteten Fahrzeugs ermittelt und mit einer Grenzgeschwindigkeit vg von 55 km/h verglichen. Ist die momentane Fahrgeschwindigkeit v größer als die Grenzgeschwindigkeit vg, so wird das Verfahren im Schritt 102 fortgesetzt. Ein automatisches Bremsen ist also nicht möglich. Ist dagegen die momentane Fahrgeschwindigkeit v kleiner oder gleich der Grenzgeschwindigkeit vg, so folgt unmittelbar nach dem Schritt 104 der Schritt 106.

Im Schritt 106 wird für die momentane Relativgeschwindigkeit vR ein Bremsweg sB ermittelt, den das betrachtete Fahrzeug hat, wenn es mit der Relativgeschwindigkeit vR fährt und bis zum Stillstand gebremst wird. Anschließend wir ein Schritt 108 ausgeführt.

Im Schritt 108 wird der ermittelte Bremsweg sB mit dem Abstand A verglichen. Ist der Bremsweg sB kleiner als der Abstand A, so wird das Verfahren im Schritt 102 fortgesetzt. Ist dagegen der Bremsweg sB größer oder gleich dem Abstand A, so folgt unmittelbar nach dem Schritt 108 der Schritt 110.

Im Schritt 110 wird geprüft, ob die Bremsen des Fahrzeugs bereits manuell betätigt werden. Ist dies der Fall, folgt unmittelbar nach dem Schritt 110 ein Schritt 112. Bei Fahrzeugen mit Antiblockiersystem (ABS) gehört auch das Lösen der Bremsen beim Blockieren der Reifen zum Bremsvorgang. In diesem Fall ist das Betätigen des Bremspedals maßgebend.

Im Schritt 112 wird geprüft, ob die automatische Bremsvorrichtung wirksam ist, d. h. ob ein automatischer Bremsvorgang momentan durchgeführt wird. Ist dies nicht der Fall, so wird daß Verfahren im Schritt 102 fortgesetzt. Wird dagegen im Schritt 112 festgestellt, daß eine automatische Bremsvorrichtung des Fahrzeugs wirksam ist, so wird diese in einem Schritt 114 freigeschaltet. Anschließend folgt dann der Schritt 102.

Wird im Schritt 110 jedoch festgestellt, daß die Bremsen noch nicht manuell betätigt sind, so erfolgt in einem Schritt 116 das selbsttätige Betätigen der Bremsen durch die automatische Bremsvorrichtung.

Anschließend wird in einem Schritt 118 geprüft, ob das Fahrzeug bereits steht. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren im Schritt 110 fortgesetzt. Wird dagegen im Schritt 118 festgestellt, daß das Fahrzeug bereits steht, so wird in einem Schritt 120 die automatische Bremsvorrichtung freigeschaltet.

Nach dem Schritt 120 wird das Verfahren in einem Schritt 122 beendet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel folgt nach dem Schritt 114 anstelle des Schritts 102 der Schritt 124, in welchem eine Warteschleife von mehreren Sekunden durchlaufen wird, bis das Verfahren im Schritt 102 wieder fortgesetzt wird. Durch das Warten im Schritt 124 wird erreicht, daß beim manuellen Betätigen der Bremsen ein erneutes selbsttätiges Bremsen verhindert wird.

Fig. 2 zeigt eine Bremsvorrichtung mit einem Metalldetektor 174. Im Teil a der Fig. 2 ist eine Kennlinie 150 des Metalldetektors 174 dargestellt. Dabei zeigt die Ordinatenachse 152 einen Meß- Strom I am Ausgang des Metalldetektors 174 und die Abszissenachse 154 den Abstand A eines sich vor dem betrachteten Fahrzeug 170 (vgl. Teil b der Fig. 2) befindenden Fahrzeugs 172 (vgl. Teil b der Fig. 2).

Mit Hilfe der Kennlinie 150 läßt sich der Abstand A aus dem Strom I ermitteln. Wird zu einem Zeitpunkt t1 ein Strom I1 und zu einem nach dem Zeitpunkt t1 liegenden Zeitpunkt t2 ein Strom I2 gemessen, so ist ausgehend vom Strom I1 bzw. I2 eine horizontale Strich-Linie 156 bzw. 158 bis zur Kennlinie 150 zu ziehen, welche für den Strom I1 durch die Linie 156 in einem Punkt P1 und für den Strom I2 durch die Linie 158 in einem Punkt P2 geschnitten wird. Durch eine vertikale Linie 160, welche durch den Punkt P1 verläuft, ergibt sich am Schnittpunkt mit der Abszissenachse 154ein zum Strom I1 gehörender Abstand A1 von vier Metern. Analog ergibt sich mit einer vertikalen Linie 162 durch den Punkt P2 ein Abstand A2 von drei Metern für den Strom I2. Die Relativgeschwindigkeit vR bestimmt sich nach folgender Formel:



vR = (A1 - A2)/(t1 - t2). (1)

Beim Ermitteln des Bremswegs im Schritt 108 der Fig. 1 wird der Betrag der Relativgeschwindigkeit vR verwendet.

Teil b der Fig. 2 zeigt die Anordnung des Metalldetektors 174 im Fahrzeug 170. Der Erfassungsbereich des Metalldetektors 174 ist durch eine Strichlinien 176 dargestellt. Innerhalb des Erfassungsbereichs befindet sich das vorausfahrende Fahrzeug 172, durch das im Metalldetektor 174 der Meß-Strom I hervorgerufen wird, der sich mit geringer werdendem Abstand A, vgl. Pfeil 178, zwischen den Fahrzeugen 170 und 172 vergrößert.

Der Meß-Strom I wird über eine Leitung zu einer Auswerteeinheit 182 übertragen, welche die Ausführung der oben anhand der Fig. 1 erläuterten Schritte steuert. Die Auswerteeinheit 182 enthält dafür einen Mikroprozessor MP und einen Speicher ROM, in welchem ein Steuerprogramm abgelegt ist, das durch den Mikroprozessor MP ausgeführt wird. Das Steuerprogramm ist in einem anderen Ausführungsbeispiel in einer digitalen Schaltung hinterlegt.

Die Auswerteeinheit 182 ist ausgangsseitig über eine Leitung 184 mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung 186 verbunden, die ein Wirksamschalten der Bremsen des Fahrzeugs 170 ermöglicht. Somit kann die Auswerteeinheit durch Übertragen eines geeigneten Steuersignals zur Bremsbetätigungsvorrichtung 186 einen Bremsvorgang des Fahrzeugs 170 durchführen.

Teil c der Fig. 2 zeigt das Fahrzeug 172 in der Rückansicht. Zwischen einem Fahrzeugdach 190 und Rädern 192 befindet sich eine zwischen zwei in Fahrtrichtung liegenden Seitenflächen 194 und 196 eine quer zur Fahrtrichtung verlaufend etwa vertikal angeordnete Fläche 198, die durch eine Schraffur hervorgehoben ist. An der Fläche 198 ist auch ein Nummernschild 200 angeordnet. Die gesamte Karosserie des Fahrzeugs 172 ist aus Metall, so daß der Metalldetektor 174 bei der im Teil c der Fig. 2 dargestellten Position des Fahrzeugs 172 im wesentlichen die Fläche 198 erfaßt.

Fig. 3 zeigt in einem Teil a eine Darstellung eines Fahrzeug 210 mit selbsttätiger Bremsvorrichtung, welches in Richtung eines Fahrtrichtungspfeils 211 fährt, und ein dem Fahrzeug 210 vorausfahrendes Fahrzeug 212. Im Fahrzeug 210 sind an der Frontseite zwei Sensoreinheiten SE1 und SE2 angeordnet. Die Sensoreinheit SE1 hat einen durch eine Strichlinie 214 dargestellten Erfassungsbereich, der jedoch durch eine Schwellwertschaltung begrenzt nur bis zu einem Abstand S1 genutzt wird. Die Sensoreinheit SE2 hat einen Erfassungsbereich, der durch eine weitere Schwellwertschaltung auf einen Abstand S2 beschränkt ist, der größer als der Abstand S1 ist. Somit erzeugt die Sensoreinheit SE1 ein Ausgangssignal, sobald der Abstand A zwischen der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 210 und der hinteren Stoßstange des Fahrzeugs 212 den Abstand S1 unterschreitet. Die Sensoreinheit SE2 erzeugt ein Ausgangssignal, sobald der Abstand A den Abstand S2 unterschreitet. Das Ausgangssignal der Sensoreinheit SE1 bzw. der Sensoreinheit SE2 wird über eine Leitung 216 bzw. 218 einer Auswerteeinheit 220 zugeführt, welche wie die Auswerteeinheit 182 (vgl. Teil b der Fig. 2) aufgebaut ist.

Die Auswerteeinheit 220 ermittelt eine Zeit Δt zwischen den Signalen auf den Leitungen 216, 218. Aufgrund der feststehenden Abstände S1 und S2 ist die Zeit Δt ein direktes Maß für die Relativgeschwindigkeit vR zwischen den Fahrzeugen 210 und 212. Da der Abstand A des Fahrzeugs mindestens den Wert des Abstands S1 hat, nachdem die Zeit Δt ermittelt wurde, kann die Auswerteeinheit 220 entscheiden, ob der oben genannte Bremsweg sB größer oder gleich dem Abstand S1 ist (vgl. Fig. 2, Schritt 108). In diesem Fall erzeugt die Auswerteeinheit 220 ein Bremssignal, das über eine Leitung 222 zu einer automatischen Bremsvorrichtung 224 im Fahrzeug 210 übertragen wird. Die Bremsvorrichtung 224 bremst das Fahrzeug 210 dann ab.

Über die Leitungen 216 und 218 kann die Auswerteschaltung in einem Einstellvorgang die Schwellwerte verändern, so daß sich auch die Abstände S1 und S2 verändern.

Teil b der Fig. 3 zeigt ein Fahrzeug 210', das im wesentlichen wie das Fahrzeug 210 aufgebaut ist, so daß bereits erläuterte Elemente nicht mehr erläutert werden, jedoch durch einen hochgestellten Strich gekennzeichnet sind. Ein Fahrzeug 230 biegt vor dem Fahrzeug 210' links ab. Im Gegensatz zum Fahrzeug 210 hat das Fahrzeug 210' aber vier Sensoreinheiten SE1A, SE2A, SE1B und SE2B. Die Sensoreinheiten SE1A, SE2A sind in Fahrtrichtung 211' nach rechts versetzt zur Fahrzeuglängsachse 234 im rechten vorderen Eckbereich angeordnet und reagieren auf Abstände S1 bzw. S2. Die Sensoreinheiten SE1B, SE2B sind in Fahrtrichtung 211' nach links versetzt zur Fahrzeuglängsachse im anderen vorderen Eckbereich angeordnet und reagieren ebenfalls auf Abstände S1 bzw. S2.

Der Erfassungsbereich der Sensoreinheiten SE1A, SE2A, SE1B und SE2B ist so ausgerichtet, daß nur Hindernisse in einem durch eine Strichlinie 232 begrenzten Streifen vor dem Fahrzeug 210' erfaßt werden. Der Streifen hat in Richtung der Fahrzeuglängsachse 234 des Fahrzeugs 210' eine Breite B, welche der Breite des Fahrzeugs 210' entspricht bzw. diese um wenige Zentimeter überschreitet. Unter der Breite B des Fahrzeugs wird dessen Ausdehnung quer, d. h. in einem Winkel von 90 Grad zur Fahrzeuglängsachse 234 verstanden.

Nur die Sensoreinheiten SE1B und SE2B können ein linksabbiegende Fahrzeug 230 erfassen. Da die Auswerteeinheit 220' aber die Sensoreinheiten SE1A, SE1B und die Sensoreinheiten SE1B, SE2B nach einer ODER-Verknüpfung auswertet, führt sie das selbsttätige Bremsen mit Hilfe der Bremsvorrichtung 224' durch, wenn die oben anhand der Fig. 2 erläuterten Bedingungen erfüllt sind. Bezugszeichenliste 100 Start

102 Ermittle Abstand A und Relativgeschwindigkeit

104 v <= vg?

106 Ermittle Bremsweg sB bei vR

108 sB < A?

110 Bremse manuell betätigt?

112 Automatische Bremsvorrichtung wirksam?

114 Automatische Bremsvorrichtung freischalten

116 Automatisches Bremsen

118 Fahrzeugstillstand?

120 Automatische Bremsvorrichtung freischalten

122 Ende

124 Warten

A, A1, A2 Abstand

S1, S2 Abstand

vR Relativgeschwindigkeit

vg Grenzgeschwindigkeit

sB Bremsweg

I, I1, I2 Strom

t1, t2 Zeitpunkt

Δt Zeitspanne

150 Kennlinie

152 Abszissenachse (Strom I)

154 Ordinatenachse (Abstand A)

156, 158 horizontale Hilfslinie

160, 162 vertikale Hilfslinie

170 vorausfahrendes Fahrzeug

172 betrachtetes Fahrzeug

174 Metalldetektor

176 Strichlinie (Erfassungsbereich)

178 Abstandspfeil

180 Leitung

182 Auswerteeinheit

MP Mikroprozessor

RAM/ROM Speicher

184 Leitung

186 Bremsbetätigungsvorrichtung

190 Fahrzeugdach

192 Räder

194, 196 Seitenfläche

198 Rückfläche

200 Nummernschild

210, 212 Fahrzeug

211 Fahrtrichtungspfeil

214 Strichlinie (Erfassungsbereich)

SE1, SE2 Sensoreinheit

216, 218 Leitung

220 Auswerteeinheit

222 Leitung

224 Bremsvorrichtung

210', 230 Fahrzeug

211' Fahrtrichtungspfeil

SE1A, SE2A Sensoreinheit

SE1B, SE2B Sensoreinheit

216', 218' Leitung

220' Auswerteeinheit

222' Leitung

224' Bremsvorrichtung

232 Strichlinie - Grenze des Erfassungsbereichs

234 Fahrzeuglängsachse

B Fahrzeugbreite


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum selbsttätigen Bremsen eines personengeführten Kraft-Fahrzeugs (170, 210, 210'),

    bei dem die Relativgeschwindigkeit (vR) zu einem sich etwa in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (170, 210, 210') befindenden Hindernis ermittelt wird (Schritt 102),

    der Abstand (A) zwischen Fahrzeug (170, 210, 210') und Hindernis (172, 212, 230) ermittelt wird (Schritt 102),

    der ermittelte Abstand mit einem die Verlängerung des Bremsweges aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers nicht enthaltenden physikalischen Bremsweg (sB) des Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit verglichen wird, die der Relativgeschwindigkeit (vR) entspricht (Schritt 108),

    und bei dem abhängig vom Vergleichsergebnis ein selbsttätiger Bremsvorgang zumindest teilweise durchgeführt wird, wenn der ermittelte Abstand (A) kleiner als der physikalische Bremsweg (sB) ist (Schritt 116).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Straßenzustand erfaßt wird und daß abhängig vom Straßenzustand der Bremsweg (sB) festgelegt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit (vR) durch mindestens zweimaliges Erfassen des Abstands (A) durch einen ersten Abstandswert (A1, S1) zu einem ersten Zeitpunkt (t1) und durch einen zweiten Abstandswert (A2, S2) zu einem nach dem ersten Zeitpunkt (t1) liegenden zweiten Zeitpunkt (t2) ermittelt wird, wobei die Differenz der beiden Abstandswerte (A1, S1; A2, S2) auf die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten (t1, t2) bezogen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandswerte (A1, S1; A2, S2) vorgegeben sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten (t1, t2) vorgegeben sind.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsvorgang nur bei einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (170, 210, 210') durchgeführt wird, die kleiner als eine vorgegebene obere Grenzgeschwindigkeit (vg) ist (Schritt 104), von vorzugsweise kleiner als 50 km/h.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit (vR) in einem Nahbereich des Fahrzeugs (170, 210, 210') bestimmt wird, dessen Grenze vorzugsweise nicht mehr als 10 Meter vom Fahrzeug (170, 210, 210') entfernt ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttätige Bremsvorgang unterbrochen wird, wenn das Fahrzeug (170, 210, 210') manuell gebremst wird (Schritt 110).
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem selbsttätigen Bremsvorgang ein weiterer selbsttätiger Bremsvorgang erst nach Ablauf einer vorbestimmten Wartezeit durchgeführt wird (Schritt 124).
  10. 10. Bremsvorrichtung, zum selbsttätigen Bremsen eines personengeführten Kraft-Fahrzeugs (170, 210, 210'), insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    mit mindestens einer Sensoreinheit (SE1, SE2) zum Erfassen einer Relativgeschwindigkeit (vR) und eines Abstands (A) zwischen dem Fahrzeug (170, 210, 210') und einem sich etwa in Fahrtrichtung (211, 211') vor dem Fahrzeug (170, 210, 210') befindenden Hindernisses (172, 212, 230),

    einer Auswerteeinheit (182, 220, 220') zum Erzeugen eines Bremssignals, falls der die Verlängerung des Bremsweges aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers nicht enthaltende physikalische Bremsweg (sE) des Fahrzeugs (170, 210, 210') den ermittelten Abstand (A) bei einer Geschwindigkeit überschreitet, die etwa der Relativgeschwindigkeit (vR) entspricht,

    und mit einer Bremseinheit (186, 224, 224') zum Abbremsen des Fahrzeugs (170, 210, 210') beim Auftreten des Bremssignals.
  11. 11. Bremsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Sensoreinheit (SE1, SE2) einen ersten Schwellwertschalter (SE2) enthält, der beim Unterschreiten eines ersten Abstands (S2) ein erstes Schwellwertsignal erzeugt,

    daß die Sensoreinheit (SE1, SE2) einen zweiten Schwellwertschalter (SE1) enthält, der beim Unterschreiten eines im Vergleich zum ersten Abstand (S2) kleineren zweiten Abstands (S1) ein zweites Schwellwertsignal erzeugt,

    und daß die Auswerteeinheit (182, 220, 220') die Zeit zwischen dem ersten Schwellwertsignal und dem zweiten Schwellwertsignal als Maß für die Relativgeschwindigkeit (vR) verwendet.
  12. 12. Bremsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (SE1, SE2) ein für elektromagnetische Strahlung empfindliches Element enthält, das vorzugsweise laserlichtempfindlich ist.
  13. 13. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit den Einfluß des Hindernisses (172, 212, 230) auf ein elektrostatisches und/oder ein magnetostatisches Feld erfaßt.
  14. 14. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit ein druckempfindliches Element enthält.
  15. 15. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (SE1, SE2) in einem in Fahrtrichtung (211, 211') gesehenen vorderen Bereich des Fahrzeugs (170, 210, 210') angeordnet ist.
  16. 16. Bremsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (SE1A, SE2A) nahe einer längs zur Fahrtrichtung (211') liegenden Fahrzeugseite angeordnet ist und daß nahe der dieser Fahrzeugseite gegenüberliegenden Fahrzeugseite eine weitere Sensoreinheit (SE1B, SE2B) angeordnet ist.
  17. 17. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsbereich (232) der Sensoreinheit (SE1, SE2) in der zur Fahrtrichtung (211, 211') quer liegenden Richtung entlang der Richtung der Fahrzeuglängsachse (234) etwa durch den halben Wert der größten räumlichen Ausdehnung (B) des Fahrzeugs (210') quer zur Fahrtrichtung (211, 211') begrenzt ist.






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