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Elektromagnetische Anzeigeanlage zur Blindlenkung von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Anzeigeanlage zur Blindlenkung
von Kraftfahrzeugen mit in der Straßendecke eingelagerten Leitmitteln und Empfangsgeräten
im Fahrzeug. Bei dieser Anlage wirken erfindungsgemäß zwei in geeigneter Tiefenlage
verlegte elektrische Leitungen mittels in stationären Speisestellen erzeugten Wechsel-
:oder Induktionsstroms auf an sich bekannte akustische oder andere Anzeigemittel
im Fahrzeug durch Vermittlung von Spulen am Fahrzeugboden od. dgl. in geeigneter
Verteilung zur Wagenachse so ein, daß eine Fahrzeugabweichung von der Straßenachse
nach der einen oder anderen Richtung (z. B. akustisch) zur Anzeige gelangen kann.
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Anzeigeanlagen zur Blendlenkung von Kraftfahrzeugen durch Lichtreflexion
als wirksames Mittel auf einen Stromkreis im Fahrzeug sind an sich bekannt. Man
hat auch Erzeugung einer induktiven Wirkung auf ein verlegtes Straßenkabel vorgeschlagen.
Dies verlangt aber beschwerliche Mitführung einer Stromquelle im Fahrzeug, wobei
wegen verschiedenen Straßenzustandes die Wirkung noch unsicher bleibt.
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Die Erfindung sieht dagegen keine Stromquelle im Fahrzeug, sondern
eine solche an der unter der
Stfaßendecke verlegten Leitung vor
in Gestalt von einer oder mehr Speisestellen, die je nach Bedarf in ihrer Stärke
bemessen sind und nur einen verhältnismäßig einfachen Stromkreis im Fahrzeug verlangen.
Sie stellt daher in ihrer Einfachheit und Billigkeit eine Bereicherung der Technik
dar und bietet gleichzeitig größte Sicherheit.
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Akustische Ströme mit Höranzeige sind z. B. optischen Geräten vorzuziehen,
weil sie den Wagenlenker mit zur überwachung von Geräten oder Lampen zwingen. Vielfach
kann auch die Anwendung hyperakustischer, in Hör- und Sichtanzeigen übersetzbarer
Ströme in Betracht kommen, was die Anwendung der Technik des Empfanges elektromagnetischer
Wellen begründet.
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Die Anlage gestattet eine sichere Fahrzeuglenkung selbst bei dichtem
Nebel.
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Einige Ausführungsformen des Erfindungsgedankens sind beispielsweise
in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt.
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Fig. i ein Allgemeinschema einer Anlage, in dem ein fahrender Kraftwagen
auf einer Straße in Draufsicht dargestellt ist, Fig. 2 und 3 je eine Stirn- und
Seitenansicht eines fahrenden Wagens, der mit dem erfindungsgemäßen Gerät ausgerüstet
ist, Fig. q. in a) das Schema einer Vorrichtung zur - gemäß einer vorbestimmten
Sequenz - wechselnden Ausgabe eines hohen und eines tiefen Tones, in b) das Diagramm
der Aufeinanderfolge der beiden Töne, Fig. 5 das elektrische Schema einer im Fahrzeug
angeordneten Empfangsvorrichtung für Schallsignale, Fig. 6 die Arbeitsweise der
Vorrichtung mit Bezug auf die Fahrzeuglage zum längs der Straße laufenden Stromleiter,
Fig: 7 das Schema einer Empfangsvorrichtung für Lichtsignale, Fig. 8 das den Leiter
umgebende elektromagnetische Feld sowie das senkrechte Anzeigespulenpaar in mehreren
Lagen zum Leiter, Fig. 9 eine Variante, in der in Straßenmitte ein einziger Leiter
vorgesehen ist und Fig. io ein Schema zur Verwendung der Anlage für telefonische
und telegrafische Zwecke.
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In Fig. i ist mit AB der Straßenrand oder -bord, mit DC die
Straßenlängsachse, mit F das mit vier Abfangspulen ausgerüstete Fahrzeug bezeichnet,
worunter die mit M' bezeichneten die vorderen und die mit M" bezeichneten die hinteren
Spulen darstellen, die, wie in Fig. 2 veranschaulicht, normalerweise rechts unten
angeordnet sind, wobei die beiden Hinterspulen NI"s und M"d etwa io cm über dem
Boden liegen.
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Der in den Fig. i und 2 mit HL bezeichnete Induktionsstromleiter
ist etwa 5 cm unter der Straßenoberfläche vorgesehen. Seine Lage zum Straßenrand
ist eine veränderliche, dabei ist aber die der Fahrzeugachse bei normaler Fahrt
und mit kurzem Abstand vom Straßenrand entsprechende die beste. Inder Praxis. ist
es jedoch zweckmäßig, den Induktionsleiter mit Meterabstand vom Straßenrand anzuordnen,
damit bei seiner Verlegung und bei gegebenenfalls erforderlichen Reparaturen der
Straßengrund an der am leichtesten zugänglichen und weniger bedrohlichen Stelle
aufgegraben wird.
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Mit I ist in Fig. i ein gewöhnlicher Umschalter angedeutet, der dazu
dient, an der Anzeigevorrichtung die Lage der Vorder- und Hinterspulen des Fahrzeugs
zum Induktionsleiter HL und folglich zur Straßenachse, wie dies in Fig. 6
näher veranschaulicht ist, zu verändern. Bei normalen Verhältnissen dürften die
seitens der beiden Vorderspulen gelieferten Angaben im allgemeinen genügen.
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Der Umschalter tritt daher nur dann in Aktion, wenn der Wagenlenker
den seitens der beiden Vorderspulen Ms und M'd gelieferten Angaben keine Achtung
geschenkt hat und die Lage des hinteren Wagenteils und folglich jene der beiden
Hinterspulen Ms und M"d nachprüfen muß. Mit AP ist der neben dem Wagenlenker angeordnete
Lautsprecher, mit Z die aus dem Tieffilter PB und dem Hochfilter PA gebildete Filtergruppe
(Fig. 5) und mit AM der Verstärker angedeutet. In Fig. 5 ist der Umschalter
I gegenüber den beiden Vorderspulen Ms und M'd als versetzt zu betrachten. Mit D
ist der Tonerzeuger und -modulator angedeutet.
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Der Tonerzeuger wird an einem Ende der Straße angeordnet, und zwar
in der Nähe eines Stationshäuschens.
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Bei längeren Straßen wird ein einziger Tonerzeuger an einem Straßenende
- mit einem gewissen Vorbehalt für die Kontinuierlichkeit der Angaben - und dann
bei den längs der Straße verteilten Stationshäuschen ein Verstärker zur Bewältigung
der Induktionsleiterwiderstände vorgesehen.
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Eine solche Anlage bietet auch vorteilhafte Möglichkeiten für Verwendung
zu telefonischen und telegrafischen Zwecken.
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Der Tongenerator besteht aus zwei Tonerzeugern, einem Hoch- und einem
Tieftonerzeuger von z. B. i6oo und 8oo Perioden. Die beiden Töne werden an den Induktionsleiter
HL über eine Vorrichtung, die sie zweckmäßig durch Zeitpausen voneinander
trennt, übertragen, indem z. B. (Fig. 4) der Kleinmotor R den * Exzenter
N betätigt. Tii stellt den hohen, Too den tiefen Ton dar. Eine weitere Lösung
könnte darin bestehen, daß die beiden Töne durch eine kurze Pause getrennt werden.
Eine gemeinsame Abfangspule bekannter Art, die mit einem Lautsprecher in Wirkverbindung
steht und in der Nähe des Induktionsleiters angeordnet ist, könnte eine regelmäßige
Reihenfolge von hohen und tiefen, je nach dem Abstand vom Induktionsleiter und dem
Verstärkungsgrad der Induktionsströme mehr oder weniger intensiven Töne aussenden.
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Wird jedoch am Verbindungspunkt zwischen Spule und Verstärker ein
Hochfilter eingeschaltet, so werden nur die hohen Töne und ebenso bei Einschaltung
eines Tieffilters nur die tiefen Töne wahrgenommen.
Von den beiden
am Wagenvorderteil und am Wagenhinterteil vorgesehenen Spulenpaaren sind die links
angeordneten Spulen mit Tieffilter, die rechts angeordneten mit Hochfilter versehen.
Der Verstärker im Wagen kann auch weggelassen werden, wenn die Speisestellen der
Induktionsdrähte einander genügend naheliegen, oder es kann ein so starker Strom
ausgeschickt werden, daß ein genügendes Feld für die Empfindlichkeit des Lautsprechers
bzw. des gleichwertigen Ausrichters vorhanden ist.
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In Fig. 6 sind sieben Fahrzeuglagen zum Induktionsleiter
HL schematisch veranschaulicht; für eine jede dieser Fahrzeuglagen ist in
der Zeichnung mit einem kleinen Rechteck die entsprechende Lage der Spulen und seitlich
die Tonhöhe der seitens des Wagenlenkers wahrgenommenen Töne vermerkt.
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Verfolgt das Fahrzeug einen ordnungsgemäßen Weg und befindet sich
der Umschalter I in Normallage, d. h. in Hörlage zu den vorderen Spulen, so kann
man eine regelmäßige Tonreihenfolge: Tii-Too-Tii-Too- usw., wie in Position r angegeben,
vernehmen. In der Position 2, d. h. bei seitlicher Linksverstellung des ganzen Fahrzeugs
parallel zum Straßenrand, wird. man nur die hohen Töne: Tii-Tii- usw., vernehmen.
Bei ganz nach rechts gewendetem Fahrzeug (Position 3) werden dagegen nur dietiefen
Töne: Too-Too-u.sw., wahrgenommen.
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Will man die Lage des Fahrzeugs auf Normallage oder auf Links- und
Rechtslage prüfen, so kann man bei Verschwenken des Umschalters I die gleichen Angaben
seitens der Hinterspulen vernehmen.
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Befindet sich das Fahrzeug in Position q., so geben die Vorderspulen
nur hohe Töne: Tii-Tii-, wieder, indessen die Hinterspulen eine normale Reihenfolge
vonhohen und tiefen Tönen: Tii-Too-Tii-Too-, hören lassen.
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Auf analoge Art und Weise erfolgen die den Positionen 5, 6 und 7 entsprechenden
Anzeigen. Die beiden Hinterspulen sind nicht unentbehrlich.
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Was die Lage der Spulen anbelangt, so sind dieselben - in Voraussetzung
einer 5o-cm-Rechts-und -Linksabweichung vom ordnungsmäßigen Fahrzeugkurs - mit etwa
5o cm Abstand voneinander anzuordnen. Der Abstand vom Boden soll der kleinstmögliche
sein und die Sicherheit gewähren, daß der Boden niemals, auch bei ganz schlaffen
und luftleeren Reifen, berührt werden kann. Die Spulen brauchen nicht fest an dem
Wagenrahmen selbst, sondern können an einem Gelenkausleger befestigt sein, wobei
der Ausleger beim Stoß gegen ein Hindernis hochschnellt und der Stoß selbst durch
einen Stoßdämpfer abgeschwächt werden kann.
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Der Induktionsleiter befindet sich etwa r m vom Straßenrand entfernt
in einer Tiefe von etwa 5 bis 8 cm, wobei diese Abmessungen als grundlegend zu betrachten
sind. Der Stromleiter soll die charakteristischen Eigenschaften eines normalen telefonischen
Leiters mit zweckmäßiger Isolationsverkleidung, z. B. aus Gummi oder aus plastischem
Material, aufweisen, die wieder mit einer mechanischen Schutzhülle umgeben ist.
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Sollten an Stelle der phonischen Ströme von 3oo bis 3000 Perioden
hyperakustische Frequenzen zur Anwendung gelangen, so würde eine solche Anlage der
oben beschriebenen entsprechen. Nur müßten Hochfrequenztonerzeuger vorgesehen und
das Fahrzeug anstatt mit einem einfachen Verstärker mit einem Empfangsgerät für
Zuleitungswellen versehen, d. h., dem Verstärker müßte ein Hochfrequenzteil vorangeschickt
werden.
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Die beiden Frequenztypen, d. h. die akustische und die hyperakustische
Frequenz, können gleichzeitig ausgesendet werden, wie dies in der Telefontechnik
der Fall ist.
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Wünscht man Sichtsignale an Stelle der Hörsignale, so kann man, wie
bereits angedeutet, abgesehen von der Möglichkeit, die Induktionsströme für die
Kontrolle von Lampen (das magische Auge), wie sie bei den üblichen Rundfunkapparaten
zur Anwendung gelangen, zu benutzen, ein Differentialgalvanometer verwenden, in
welchem Fall eine einzige Frequenz, z. B. eine der beiden für die Sichtanzeigen
erforderlichen Frequenzen genügen dürfte.
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In Fig. 7 sind mit G das elektromagnetische Galvanometer und mit Bs
und Bd die beiden kleinen in Opposition zueinander montierten Multiplikationsrahmen
bezeichnet, wobei Rähmchen Bs mit der linken Suchspule Ms und Rähmchen Bd
mit der rechten Suchspule Md des Fahrzeugs in Wirkverbindung stehen.
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An den Verbindungsleitern zwischen den Spulen M und den Rähmchen B
sind die Kleingleichrichter Rs und Rd eingeschaltet.
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In der Zeichnung befinden sich die beiden Suchspulen in gleichem Abstand
vom Leitungsdraht I und bilden daher den Sitz gleicher Induktionsströme, die auf
den Zeiger des Galvanometers im Gegensinn einwirken und einen Nulleffekt erzielen.
Bei Verstellung der beiden Spuleneinheiten nach rechts oder nach links sind die
Ströme nicht mehr 01 eich, sondern in bezug auf ihren Abstand vom Induktionsdraht
umgekehrt proportional. Es wird sich daher der Zeiger des Galvanometers, je nachdem,
ob der Strom der einen oder der anderen Spule das Übergewicht gewinnt, in dem einen
oder anderen Sinne drehen.
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Die Distanzverhältnismäßigkeit der Ströme gegenüber dem Leitungsdraht
ist durch das System der horizontalen und vertikalen Doppelspule, auf die im nachstehenden
noch näher eingegangen wird, in Grenzen gehalten, die dem gestellten Zweck vollkommen
genügen.
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In Fig. 8 ist gezeigt, wie, um die größte Kraftlinienanzahl des elektromagnetischen
Feldes des Induktionsdrahtes zu erfassen, die Spulenorientierung je nach Abstand
von der Horizontalebene veränderlich, d. h. stets längs Halbmessern, die ihren Mittelpunkt
im Magnetfeld finden, angeordnet sein muß, wie dies z. B. in den gestrichelten Positionen
i', 2', 3' veranschaulicht ist. Am praktischsten ist es, jede Spule in zwei Hälften
zu teilen, wovon
die eine mit der Windungsebene parallel zur Bodenebene
und die andere Hälfte senkrecht zur ersten, wie in i, 2, 3, 4 angedeutet, liegt,
so daß die Spule praktisch aus zwei Windungsgruppen gebildet ist, und zwar aus den
in der Horizontalebene liegenden Mo-Windungen und aus den in der Vertikalebene liegenden
Mv-Windungen.
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Dank dieser Maßnahme befindet sich bei jeder Position des Fahrzeugs
mindestens eine der beiden Spulen im magnetischen Kraftlinienfeld, im Falle sich
die Einheit auf der Vertikalen (Position i) des Magnetfeldes befindet, die Vertikalspule,
und im Falle sich die Einheit im größten Abstand von der genannten Vertikalen befinden
(Position 4), die Horizontalspule. Bei den übrigen Zwischenpositionen liegen die
beiden Vertikal- und Horizontalsysteme im Kraftlinienfeld in umgekehrtem Verhältnis
zur Distanz des Leitungsdrahtes von der Vertikalen.
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In Fig. 9 ist eine andere Anordnung der Induktionsdrähte veranschaulicht,
wobei zwei Drähte B i, B z und B 3, B 4 an beiden Straßenseiten und
weiter ein Draht HL an der Straßenlängsachse vorgesehen sind. Hier handelt
es sich nicht um Führungs-, sondern um Wach- bzw. Schutzdrähte. Die Hochfrequenz
wird an den Mitteldraht, die Niederfrequenz, gegebenenfalls unterbrochen, an die
beiden Seitendrähte gesendet. Das Fahrzeug wird, wenn es sich der Straßenmitte nähert;
einen hohen und bei Annäherung an den rechten bzw. linken Straßenrand, einen tiefen
Ton senden.
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Von den beiden Spulen empfangene Abweichungssignale, d. h. von einer
Höchstzahl bis Null veränderliche Ströme, können, zweckmäßig verstärkt, an einen
elektromechanischen Servomotor bzw. an dem Lenkungssystem des Fahrzeugs beigeordnete
luft- oder hydraulisch gesteuerte Relais für den Antrieb von Servomotoren gesendet
werden.
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Die Verbindung zwischen Servomotor und Lenkungssystem des Fahrzeugs
ist so vorzusehen, daß sie durch Einwirkung auf den mit den Spulen und den elektrischen
Antriebsrelais verbundenen elektrischen Stromkreis leicht gelöst werden kann, und
dies an Hand eines normalen-Umschalters, der z. B: am Lenkrad vorgesehen ist und
der bei Iuft-bzw. hydraulisch gesteuerten Motoren selbstverständlich auch auf die
Flüssigkeits- oder Luftleitungen einwirken kann.
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In Fig. io ist ein System zur Verwendung der oben beschriebenen Anlage
zu telefonischen und telegrafischen Zwecken wiedergegeben, wobei zwei an sich bekannte
Lösungen verwendet werden, und zwar werden nach Fig. io a die beiden rechts und
links von der Straße verlegten Seitenleiter herangezogen und die Töne gemäß der
gleichzeitigen telegrafischen Frequenz und nach Fig. i ob die Töne mit anderen Frequenzen
weitergeleitet.