DE19722775A1 - Bremssignaleinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremssignaleinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Bremssignaleinheiten sind heutzutage in jedem Kraftfahrzeug eingebaut. Das Bremslicht wird dabei durch einen Schalter am Bremspedal ausgelöst. Es wird lediglich zwischen "Ein" und "Aus" direkt geschaltet. Dies hat den Nachteil, daß auch bei leichten Bremsvorgängen, z. B. im Gefälle, ständig das Bremslicht ein- und ausgeschaltet wird, ohne daß eine wirkliche Abbremsung des Fahrzeugs mit der Absicht erfolgt, das Fahrzeug zum Stillstand oder zu einem wesentlich langsameren Fahren zu bringen. Fahrzeugführer nachfol­ gender Fahrzeuge nehmen nach einiger Zeit dieses "Bremsen" nicht mehr als Warnung auf, und bei einem wirklichen Bremsvorgang kommt es oft zu Auffahrunfällen. Insbesondere bei Auffahrunfällen im Nebel wird oft nicht vorher abgebremst, so daß ein nachfolgendes Fahrzeug nicht gewarnt ist und ebenfalls auffährt. Andererseits wird bei wirklichen Verzögerungsvorgängen, wie beispielsweise beim "Gasweg­ nehmen" bei hoher Geschwindigkeit das Bremslicht nicht eingeschal­ tet, was ebenfalls zu einer Gefährdung des nachfolgenden Verkehrs führt.

Um diese unbefriedigenden Situationen zu beheben, wurden schon zahlreiche Vorschläge gemacht. In der Offenlegungsschrift DE 31 14 844 wurde beispielsweise ein Zusatzbremslicht vorgeschlagen, welches durch einen Verzögerungsschalter betätigt wird. Aus der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung 19 44 663 ist eine Fahrzeuglampe bekannt, bei der je nachdem, wie stark das Fahrzeug abgebremst wird, eine unterschiedliche Anzahl von Lichtquellen eingeschaltet wird, so daß bei stärkerer Abbremsung des Fahrzeugs eine stärkere Lichtwir­ kung entsteht.

Diese und ähnliche Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß ent­ weder die Verzögerungsschwellwerte, bei denen das Bremslicht akti­ viert wird, sehr hoch gesetzt werden müssen, oder, daß die Brems­ lichter schon bei sehr kleinen Verzögerungen, wie sie beispielsweise beim Schalten in einen höheren Gang auftreten, aktiviert werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, eine Bremssignaleinheit der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß eine bestmögliche Information des nachfolgenden Verkehrs möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremssignaleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen mit Hilfe einer Sensoreinrichtung ständig registriert. Die von dieser Sensoreinrichtung stammenden Signale werden einem Mikrocontroller zugeführt, welcher nach einem oder mehreren vorgegebenen Algorithmen die Stromzuführung zu einer oder mehreren Bremsleuchten steuert. Insbesondere sind solche Algorithmen vorgesehen, die ein Aufleuchten der Bremsleuchten während des Schaltens vermeiden, obwohl während des Schaltvorgangs stets eine geringe Abbremsung des Fahrzeugs erfolgt.

Nach den Ansprüchen 8 bis 11 kann das so erzeugte analoge und ausgewählte Verzögerungssignal ein Leuchtsignal erzeugen, dessen Intensität, Blinkfrequenz oder dergleichen von der tatsächlichen Verzögerung abhängt, ohne den nachfolgenden Verkehr durch "unechte" Bremssignale zu verwirren. Nach Anspruch 12 oder 13 werden mit Hilfe des so erzeugten analogen Bremssignals Lichtsignale im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich erzeugt, welche mit Frequenzen moduliert werden, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind, um mittels Sensoren wahrnehmbare aussagekräftige Informationen an den nachfolgenden Verkehr zu übertragen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand von Figuren näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1a, 1b einen typischen Geschwindigkeits- und Beschleunigungs­ verlauf, wie er beim Beschleunigen eines Fahrzeugs aus dem Stand auftritt,

Fig. 1c einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Beschleuni­ gungsverlauf gemäß Fig. 1b bei einer anderen Auswertung

Fig. 2 die erfindungsgemäße Beschaltung der Bremssignal-Ein­ heit anhand eines Blockschaltbildes,

Fig. 3 die Rückansicht eines Fahrzeugs mit Zusatzbremslicht,

Fig. 4 die Erzeugung eines flackernden Bremslichts in Abhän­ gigkeit von der Bremswirkung,

Fig. 5a-5c Informationsübertragung durch Modulation des Brems­ lichtes.

Fig. 1 zeigt einen typischen Beschleunigungsverlauf, wie er beim Be­ schleunigen eines Fahrzeugs aus dem Stand heraus auftritt. Der Zeit­ punkt t₁ bezeichnet hierbei den Zeitpunkt des Anfahrens. In der Zeitspanne t₁ bis t₂ wird das Fahrzeug beschleunigt, beim Zeitpunkt t₂ kuppelt der Fahrer aus, um in einen höheren Gang zu schalten. Da­ durch tritt in der Zeitspanne t₂ bis t₃ eine geringe Verzögerung auf, bis der Fahrer beim Zeitpunkt t₃ wieder einkuppelt, um weiter zu beschleunigen usw. Dadurch treten mehrere kurze Verzögerungspha­ sen auf, bis das Fahrzeug seine End-Geschwindigkeit v erreicht hat (siehe Fig. 1).

Um nun zu verhindern, daß das Bremslicht 11 oder ein Zusatzbrems­ licht 18 bei diesen schaltbedingten Verzögerungen leuchtet, wird die von der Sensoreinrichtung ermittelte Bremsinformation mittels Auswahleinheit 2 einer Auswahl unterzogen. Die Beschleunigungsin­ formation - oder auch Verzögerungsinformation - kann von einem analogen Beschleunigungssensor 16 oder von einem Anti-Blockier- System 30 (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) an die Auswahleinheit gelangen. Zunächst wird das analoge Verzögerungssignal S mittels eines Digital-Analogwandlers 3 digitalisiert oder liegt beim Anti­ blockiersystem bereits digitalisiert vor. Danach wird es sowohl einem temporären Speicher 4 als auch einer Logikeinheit 5 zugeführt. Stellt die Logikeinheit 5 eine Verzögerung fest, die betragsmäßig kleiner als ein festgelegter Grenzwert g ist, so fragt sie im temporären Speicher 4 ab, ob dieser Verzögerung eine Beschleunigung a unmittelbar vorausgegangen ist. Ist dies der Fall, so bleibt der Schalter 6 geöffnet und das Bremssignal wird nicht an die Bremslichtsteuerung 7 weitergeleitet. Der Schalter 6 kann dabei beispielsweise als Relais oder als Transistorschaltung ausgebildet sein. Ist die Verzögerung jedoch betragsmäßig größer als der oben beschriebene Grenzwert g, so schließt die Logikeinheit 5 den Schalter 6 unabhängig vom Zustand des temporären Speichers 4. Sieht die Logikeinheit 5 eine Verzögerung, die betragsmäßig kleiner ist als der oben genannte Grenzwert g, ist im temporären Speicher 4 jedoch keine unmittelbar zuvor liegende Beschleunigung gespeichert, so wird der Schalter 6 geschlossen und das Bremssignal wird an die Bremslichtsteuerung 7 weitergeleitet.

Die Bildung des Grenzwertes erfolgt dabei gemäß Fig. 1b grundsätz­ lich dadurch, daß für die negative Beschleunigung, also für die Verzögerung als Grenzwert g der inverse Wert der vorausgegangenen Beschleunigung a oder ein Teil davon verwendet wird. Stellt sich also beim Schalten eine Verzögerung ein, die kleiner ist als der vorausgegangene Wert der Beschleunigung, führt dies nicht zum Auf­ leuchten des Bremslichts 11 oder der Zusatzbremsleuchte 18. Erst wenn die Verzögerung infolge eines aktiven Bremsens z. B. die voraus­ gegangene Beschleunigung oder den entsprechend festgelegten Teil davon übersteigt, wird ein Bremsvorgang an das nachfolgende Fahrzeug gemeldet.

Andererseits soll sichergestellt werden, daß nur die entsprechenden Verzögerungen beim manuellen oder automatischen Schalten mittels einer Schaltautomatik ausgeblendet werden, sobald es dann jedoch zu Verzögerungen in größerem Umfang kommt, soll eine Informations­ weitergabe erfolgen. Die Wahrscheinlichkeit für einen derartigen Bremsvorgang ist im Zeitpunkt des Schaltens am geringsten, erhöht sich jedoch hinterher verhältnismäßig schnell. Aus diesem Grunde wird der temporäre Speicher durch eine Zeitgebereinheit 8, die in Fig. 2 durch einen Kondensator gebildet ist, mit einer vorbestimmten Zeitkonstante entladen und letztlich auf Null zurückgeführt. Dies verdeutlicht die gestrichelte Linie in Fig. 1b.

Ergänzend können innerhalb des Grenzwerts g auch mehrere Empfind­ lichkeitsstufen 21, 22, 23 gemäß Fig. 1c vorgesehen werden. Fig. 1c stellt einen veränderten Ausschnitt aus Fig. 1b dar. Zum Zeitpunkt t₂ findet der Schaltvorgang statt, und das Fahrzeug verzögert. Zum Zeitpunkt t₆ erkennt der Fahrer ein Hindernis und betätigt das Bremspedal. Dies führt zu einer stärkeren Verzögerung und schließ­ lich zum Zeitpunkt t₇ zum Stillstand des Fahrzeugs. Die hierbei auftretenden Verzögerungen werden nun unterschiedlich stark bewer­ tet. Während der Schaltvorgang in die Empfindlichkeitsstufe 23 fällt und insofern nicht zu einem Aufleuchten des Bremslichtes 11 führt, trifft dies für die tatsächliche Abbremsung nicht zu. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich eine so starke Verzögerung, daß die Empfind­ lichkeitsstufen 21 und 22 angesprochen werden. Auch hier kann eine unterschiedliche Wertung z. B. dahingehend stattfinden, daß entweder die Intensität des Bremslichts in Stufe 21 gegenüber Stufe 22 ge­ steigert wird oder daß z. B. in Stufe 22 nur die Bremsleuchten 11 betätigt werden, während in Stufe 21 zusätzlich die Zusatzbrems­ leuchte 18 betätigt wird. Die gestrichelte Darstellung zeigt ferner, daß sämtliche Empfindlichkeitsstufen mit der Zeit auf Null zurück­ geführt werden.

Die Bremslichtsteuerung 7 kann auf die verschiedensten Weisen aus­ gebildet sein. Im einfachsten Fall besteht die Bremslichtsteuerung 7 aus einem Ein-Ausschalter, beispielsweise in Form eines Relais. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in der Bremslichtsteuerung 7 eine Verstärkerschaltung anzuordnen, so daß das Bremslicht 11 oder ein Zusatzbremslicht 18, das über eine eigene 12-Volt-Versorgung 19 und einen eigenen Beschleunigungssensor 16, abhängig von der tatsächlich auftretenden Verzögerung, unterschiedlich hell leuchtet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Bremslichtsteuerung 7 so auszubilden, daß die dem Bremslicht 11 zugeführte Spannung mit einer vom mensch­ lichen Auge wahrnehmbaren Taktfrequenz moduliert wird, die von der Größe des Beschleunigungssensor-Signals abhängt. Die Bremslicht­ steuerung 7 kann auch das Bremslicht 11 mit einer hochfrequenten, vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Frequenz takten, um somit dem nachfolgenden Verkehr zusätzlich Informationen zu übertragen, wobei in diesem Fall das nachfolgende Fahrzeug natürlich über einen Sensor verfügen muß, der diese Information detektieren kann. Eine solche Art der Datenübertragung kann nicht nur im sichtbaren Bereich, sondern auch beispielsweise im infraroten Spektralbereich vorgenommen werden. Dann kann zusätzlich zu der im sichtbaren Bereich arbeitenden Bremsleuchte eine im infraroten Spektralbereich arbeitende Leuchtdiode eingesetzt werden.

Dies ist z. B. in Fig. 4 dargestellt. Ein "Flackereffekt" z. B. durch ein kurzfristiges für einige hundert Millisekunden unterbrochenes Lichtsignal, wird auch aus dem Augenwinkel heraus deutlicher wahr­ genommen, wie ein einmalig geschaltetes oder geregeltes Licht. In Fig. 4 oben steigt von links nach rechts der Bremsdruck PB von einem Minimal- auf einen Maximalwert. Bei minimalem Bremsdruck oder mini­ maler Verzögerung stellt sich dabei ein Dauerlicht L_min oder ein Flackerlicht mit geringer Frequenz ein. Steigt jedoch der Bremsdruck an, so ergibt sich ein Lichtsignal mit schneller werdenden Unter­ brechungen, bis bei maximalem Bremsdruck ein Flackerlicht L_max erzeugt wird.

Diese Art von "Flackerlicht" läßt sich bei herkömmlichen Bremsleuch­ ten mit Glühwendellampen aufgrund des Trägheitseffekts nur ungenü­ gend verwirklichen. Nahezu trägheitslos läßt sich jedoch das Bremslicht bei Verwendung von LED's schalten. Somit umfaßt im Idealfall ein von der Geschwindigkeitsänderung abhängig moduliertes Bremslicht wenigstens eine Leuchtdiode. Die tatsächliche Abbremsung des Fahrzeugs kann auch durch zusätzliche Amplituden- oder Frequenz­ änderung der Modulation erfolgen.

Es ist nun z. B. möglich, zwei verschiedene Lichteffekte miteinander zu kombinieren. Bei stehendem Fahrzeug, z. B. an einer roten Ampel, leuchtet das Bremslicht unabhängig von der Bedienung des Bremspedals kontinuierlich auf, wozu z. B. das Signal des Tachogebers des Tacho­ meters herangezogen werden kann. Bei einem Abbremsvorgang hingegen, wird das Lichtsignal des Bremslichts 11 moduliert. Eine Modulation mit z. B. 3 bis 7 Pulse/sec erzeugt einen sogar aus dem Augenwinkel heraus noch deutlich wahrnehmbaren Warneffekt. In diesem Fall steuert der Beschleunigungssensor 16 das Bremslicht 11.

Die Leuchtdioden des Bremslichts 11 können jedoch auch ein codiertes Lichtsignal, vorzugsweise in einer vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Frequenz senden, das dann von einem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Empfänger z. B. von einem nachfolgenden Fahrzeug erkennbar ist. Dadurch könnte das nachfolgende Fahrzeug z. B. automatisch auf den Bremsvorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs reagieren. Die Codierung kann z. B. in einer einfachen Modulation wie beispielsweise einem Takten der Leuchtdioden mit einer Frequenz er­ folgen, die höher ist als natürliche, in der Umwelt vorkommende Lichtschwankungen, etwa im Bereich von einigen KHz. Technisch sind heute Taktfrequenzen bis zu einigen MHz möglich. Die insofern übermittelte Lichtinformation zeigt Fig. 5a. Ausgehend von einem Dauerlicht L_D wird die Information durch modulierte Lichtsignale L_mod übermittelt und nach Informationsübermittlung stellt sich wieder das Dauerlicht L_D ein. Das empfangene Signal ergibt sich aus Fig. 5b. Das menschliche Auge empfindet jedoch das mit einigen KHz getaktete Signal wie ein Gleichlichtsignal gemäß Fig. 5c. Beachtet man, daß man bei einem gepulsten Signal mit dem Puls-Pause Faktor 1 : 1 die Pulsleistung verdoppeln kann, so ändert sich die visuell wahrgenommene Lichtstärke bei gepulstem Licht gegenüber Gleichlicht nicht.

Ein Fahrzeug kann also z. B. eine Information über seinen Bremsvor­ gang, also über die "wirkliche" Abbremsung, in der Codierung des Bremslichts für den Fahrer unsichtbar dem nachfolgenden Fahrzeug mitteilen. Durch einen einfach aufgebauten Lichtempfänger wird das codierte Signal erkannt und ausgewertet. In Abhängigkeit von der Stärke des Bremsvorgangs des vorherfahrenden Fahrzeuges kann durch die modulierte Bremslichtübertragung bei dem nachfolgenden Fahrzeug ein Warnton oder bei starker Bremswirkung ein automatischer Brems­ vorgang ausgelöst werden. Aufgrund der hohen möglichen Datenüber­ tragungsrate im modulierten Licht können natürlich auch zusätzliche Daten des vorausfahrenden Fahrzeuges, z. B. über das ABS-Verhalten bei Aquaplaning übermittelt werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, im Licht z. B. des Bremslichtes zusätzlich eine codierte, im einfachsten Fall mit einigen KHz gepulste, dauernde Infrarot-Aussendung zur Abstandsdetektion vorzusehen. Infrarotlicht durchdringt Nebel wesentlich besser, so daß auch bei schlechter Sicht vor zu gering werdendem Abstand gewarnt werden kann. Im Fahrzeug wird das codierte oder getaktete Infrarotlicht mittels eines einfach aufgebauten Empfängers detektiert, wobei Bremsinformationen ebenso übermittelt werden können wie Abstandswarninformationen.

Selbstverständlich müssen die Auswahleinheit 2 und die Bremslicht­ steuerung 7 nicht in zwei räumlich getrennten Einheiten ausgeführt werden, sondern können in einem einzigen Bauteil integriert sein und in der Nähe oder getrennt vom Beschleunigungssensor 16 vorgesehen sein.

Eine Bremssignaleinheit, wie sie hier vorgeschlagen ist, kann auch problemlos als nachträglich einbaubare Einheit gestaltet sein, wobei das Bremslicht in Form eines Zusatzbremslicht 19 beispielsweise in der Heckscheibe untergebracht werden kann.

Claims (13)

1. Bremssignaleinheit mit wenigstens einem Bremslicht (11, 18) zur Aussendung von sichtbarem und/oder infrarotem Licht, das durch von einer Sensoreinrichtung analog erfaßbare Beschleunigungsinformationen (S) beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsinformation (S) in einem temporären Speicher (4) gespeichert wird und die so erhaltenenden Daten derart elektronisch verarbeitet werden, daß eine Verzögerung, die einen bestimmten Grenzwert (g) überschrei­ tet, der infolge einer vorausgegangenen Beschleunigung (a) gebildet wurde, zum Aufleuchten des Bremslichts (11, 18) führt.

2. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsinformationen (S) von einem als Sensorein­ richtung ausgebildeten Sensor (16) erfaßbar sind.

3. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Sensoreinrichtung ausgebildetes Antiblockiersystem (30) die Beschleunigungsinformation (S) erfaßt und an den temporären Speicher (4) weitergibt.

4. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (g) dem inversen Wert der vorausgegangenen Be­ schleunigung (a) entspricht.

5. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (g) einem Teil des inversen Werts der vorausge­ gangenen Beschleunigung (a) entspricht.

6. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitgebereinheit (8) den Grenzwert (g) mit einer vorbestimm­ ten Zeitkonstante auf Null zurückführt.

7. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Grenzwertes (g) mehrere Empfindlichkeitsstufen (21, 22, 23) gebildet werden und daß die Beschleunigungsinformation zu einem besser wahrnehmbaren Aufleuchten des Bremslichts führt, je größer der Verzögerungswert und je unempfindlicher die Empfindlichkeitsstufe ist.

8. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremslicht abhängig vom Betrag der Verzögerung unterscheidbare Signale abgibt.

9. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet das das Bremslicht, abhängig vom Betrag der Verzögerung, unter­ schiedlich hell leuchtet.

10. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremslicht, abhängig vom Betrag der Verzögerung, mit ver­ schiedenen optisch wahrnehmbaren Frequenzen moduliert ist.

11. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Größe der sichtbaren Leuchtfläche vom Betrag der Verzögerung abhängt.

12. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremslicht im sichtbaren Spektralbereich mit einer nicht­ sichtbaren Frequenz modulierbar ist, welche von der durch den Beschleunigungssensor ermittelten Verzögerung abhängt.

13. Bremssignaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremslicht im infraroten Spektralbereich mit einer Frequenz modulierbar ist, welche von der durch den Beschleunigungssensor ermittelten Verzögerung abhängt.