DE19509494A1 - Vorrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Vorrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regulierung
der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Derartige Vorrichtungen sind in Form sogenannter Tempomatein
richtungen bekannt, wobei die Tempomatfunktion darin besteht,
eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erreichte Istgeschwindigkeit
des Fahrzeugs durch Geschwindigkeitsregelung selbsttätig beizu
behalten. Dazu läßt der Fahrer bei Erreichen des gewünschten
Wertes einen Tempomatbedienhebel los und aktiviert so die Tempo
matregelung unter Festlegung des momentanen Geschwindigkeitswer
tes als Sollwert.
Eine andere Fahrsituation liegt vor, wenn auf einem Streckenab
schnitt eine bestimmte Höchst- oder Mindestgeschwindigkeit vor
geschrieben ist. Ein praktisch sehr wichtiges Beispiel bilden
die geschwindigkeitsbeschränkten Zonen in Wohngebieten, z. B. in
Form einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 30 km/h. Hier
soll der Fahrer in der Lage sein, im Falle einer Höchstgeschwin
digkeitsbegrenzung auch mit einer niedrigeren bzw. im Falle ei
ner Mindestgeschwindigkeitsbegrenzung mit einer höheren Ge
schwindigkeit fahren zu können, wobei lediglich das Über- bzw.
Unterschreiten der vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit verhindert
werden soll. Eine Tempomatregelung ist hierfür nicht sinnvoll,
da der aktivierte Tempomat stets die Grenzgeschwindigkeit einzu
regeln versucht und sich außerdem bei einer Bremsbetätigung
selbsttätig abschaltet, wonach sie wieder neu durch Anfahren der
Grenzgeschwindigkeit aktiviert werden muß. Es besteht folglich
Bedarf an Systemen, mit denen sich die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit nach oben oder unten
beschränken läßt und die gleichzeitig das Fahren mit beliebigen
Geschwindigkeiten auf einer Seite dieser Grenzgeschwindigkeit
zulassen. Typischerweise besitzt der Tempomatbedienhebel wenig
stens vier Funktionsstellungen, und zwar eine Stellung "Aus", in
der die Tempomatregelung ausgeschaltet ist, eine Stellung
"Wiederaufnahme", in welcher eine Tempomatregelung mit einem zu
vor abgespeicherten Sollwert begonnen wird, eine Stellung
"Setzen und Verzögern", in welcher die Sollgeschwindigkeit de
krementiert wird, bis der Bedienhebel losgelassen wird, wonach
die Tempomatregelung mit dem dann vorliegenden Geschwindigkeits
sollwert zunächst mit einer Verzögerungsphase aktiv wird, sowie
eine Stellung "Setzen und Beschleunigen", die analog zur vorigen
ist, in welcher jedoch der Sollgeschwindigkeitswert inkremen
tiert wird und die Tempomatregelung folglich mit einer Beschleu
nigungsphase beginnt.
In der Offenlegungsschrift DE 33 29 783 A1 ist angegeben, durch
fahrzeugseitige Maßnahmen das Fahren über einer vorgeschriebenen
Höchstgeschwindigkeit selbsttätig zu unterbinden, indem bei
Überschreitung derselben mikroprozessorgesteuert eine Motorlei
stungsbegrenzung, z. B. durch Kraftstoffdrosselung, vorgenommen
wird. In ganz ähnlicher Weise ist bei einer Einrichtung zur
Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung von Kraftfahrzeugen nach der Of
fenlegungsschrift DE 29 25 566 A1 vorgesehen, eine bleibende
Höchstgeschwindigkeitsüberschreitung dadurch zu verhindern, daß
bei einer Überschreitung eine eventuell verstärkte Betätigung
des Gaspedals durch den Fahrer unwirksam gemacht wird. In beiden
Fällen läßt sich die Grenzgeschwindigkeit verstellen, und zwar
von außerhalb oder durch den Fahrer.
In der Offenlegungsschrift DE 28 36 342 A1 ist für ein Fahrzeug
mit einem über ein Fahrpedal in seiner Leistung steuerbaren An
triebsmotor eine mechanische Lösung zur Verhinderung der Über
schreitung einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit angegeben, in
dem ein Stellmotor auf ein die Antriebsmotorleistung beeinflus
sendes Steuerglied, insbesondere eine Drosselklappe, derart ein
wirkt, daß die Motorleistung unabhängig von der Fahrpedalstel
lung verringert wird, sobald die Fahrgeschwindigkeit die Höchst
geschwindigkeit überschreitet. Der Stellmotor wird hierbei von
einem Regler angesteuert, welcher die Istgeschwindigkeit mit der
Höchstgeschwindigkeit vergleicht und den Stellmotor in einem von
der Differenz dieser Geschwindigkeiten abhängigen Maße beein
flußt, wenn die Fahrgeschwindigkeit in die Nähe der Höchstge
schwindigkeit ansteigt.
Auch ein in der Offenlegungsschrift DE 41 15 903 A1 beschriebe
ner Fahrzeuggeschwindigkeitsregler läßt sich zur selbsttätigen
Verhinderung der Überschreitung einer vorgegebenen Höchstge
schwindigkeit verwenden. Dabei greift die Regelungsmaßnahme je
weils ein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Höchstgeschwin
digkeit überschreitet, und beinhaltet z. B. eine periodische Un
terbrechung der Kraftstoffversorgung, eine Bremsenbetätigung
und/oder eine Verkleinerung der Drosselventilöffnung. Wie bei
den zuvor erwähnten höchstgeschwindigkeitsbegrenzenden Systemen
ist folglich auch hier ein Systemeingriff erst dann vorgesehen,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgegebene Höchstgeschwin
digkeit erreicht oder überschritten hat. Die Tempomatregelung
dient vor allem dem Zweck, den Fahrer bei langen Autofahrten zu
entlasten, wenn er über eine längere Zeit mit einer konstanten
Geschwindigkeit fahren möchte, z. B. auf Autobahnabschnitten.
Aus der nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentan
meldung P 44 34 022.2-32 der Anmelderin ist bereits eine Vor
richtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeu
ges mit den Merkmalen a bis c.2 des Anspruchs 1 beschrieben. Die
dortige Vorrichtung sieht jedoch getrennte Geschwindigkeitsar
beitsbereiche für die Tempomatfunktionsbaugruppe einerseits und
die Begrenzungsfunktionsbaugruppe andererseits vor. Aufgrund
dieser getrennten Arbeitsbereiche ist es dort in einfacher Weise
möglich, den Tempomatbedienhebel im Geschwindigkeitsarbeitsbe
reich der Begrenzungsfunktion zur Aktivierung der letzteren zu
benutzen, wie dies dort vorgeschlagen wird. Dabei kann dort die
Grenzgeschwindigkeit lediglich im Rahmen des nicht für die Tem
pomatregelung vorgesehenen Geschwindigkeitsbereichs in Stufen
oder stufenlos verstellt werden.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit der
wahlweise eine Tempomatregelung oder eine Begrenzung der Ge
schwindigkeit auf eine einstellbare Grenzgeschwindigkeit zuver
lässig und mit hohem Bedienkomfort durchgeführt werden kann.
Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugt erfolgt bei aktivierter Begren
zungsfunktionsbaugruppe bereits innerhalb eines Intervalls er
laubter Geschwindigkeiten, d. h. unterhalb einer zulässigen
Höchst- oder oberhalb einer zulässigen Mindestgeschwindigkeit,
ein steuernder Systemeingriff zur Geschwindigkeitsbeeinflussung.
Der steuernde Eingriff wird nach einer vorgegebenen Steuerungs
kennlinie in Abhängigkeit von der Istgeschwindigkeit durchge
führt. Durch geeignete Vorgabe dieser Steuerungskennlinie läßt
sich die Istgeschwindigkeit weich und ohne abrupte Geschwindig
keitsänderungen an die vorgegebene Grenzgeschwindigkeit heran
führen. Liegt die Istgeschwindigkeit nahe genug an der vorgege
benen Grenzgeschwindigkeit, so wird anstelle des steuernden ein
regelnder Systemeingriff vorgenommen, der dafür sorgt, daß die
Istgeschwindigkeit im Bereich der Grenzgeschwindigkeit ver
bleibt, auch wenn die fahrerangeforderte Geschwindigkeit im Be
reich der zu vermeidenden Geschwindigkeiten liegt. Als weitere
wesentliche Eigenschaft des Verfahrens erfolgt kein steuernder
oder regelnder Systemeingriff, wenn die fahrerangeforderte Ge
schwindigkeit im Bereich erlaubter Geschwindigkeiten liegt. Dies
gewährleistet, daß das Kraftfahrzeug in dem Bereich erlaubter
Geschwindigkeiten mit jeder gewünschten Geschwindigkeit gefahren
werden kann. Dabei führt eine von der Grenzgeschwindigkeit in
Richtung des Bereichs erlaubter Geschwindigkeiten abweichende
Fahreranforderung für die Geschwindigkeit nicht zu einer gänzli
chen Deaktivierung des Begrenzungsverfahrens. Im Gegensatz zur
aktiven Tempomatregelung bleibt beispielsweise bei einer vorge
gebenen zulässigen Höchstgeschwindigkeit das Begrenzungsverfah
ren auch dann weiterhin in Bereitschaft, wenn der Fahrer das
Fahrzeug von einer über oder auf der Höchstgeschwindigkeit lie
genden Istgeschwindigkeit auf eine merklich darunter liegende
Geschwindigkeit herunterbremst. Bei einem anschließenden Be
schleunigungsversuch über die Höchstgeschwindigkeit verhindert
dann das Begrenzungsverfahren eine Höchstgeschwindigkeitsüber
schreitung zunächst durch den steuernden und dann ggf. durch den
regelnden Systemeingriff. Selbstverständlich können geeignete
Systemeingriffe in verbleibenden Geschwindigkeitsbereichen vor
gesehen sein, z. B. steuernde Eingriffe zur Rückführung der Ist
geschwindigkeit in den Bereich der Grenzgeschwindigkeit, wenn
erstere zunächst weit von letzterer entfernt im Bereich zu ver
meidender Geschwindigkeiten liegt.
Je nach Bedarf sind weitere Ausgestaltungen bezüglich der Be
grenzungsfunktionsbaugruppe möglich, wie sie in der oben genann
ten, älteren Patentanmeldung P 44 34 022.2-32 angegeben sind,
deren Inhalt hier zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen in
vollem Umfang durch Verweis aufgenommen wird. Gegenüber dem dort
bekannten zeichnet sich die vorliegend beanspruchte Vorrichtung
insbesondere dadurch aus, daß über die Bedieneinrichtung belie
bige Grenzgeschwindigkeiten für die Begrenzungseinrichtung ein
stellbar sind, d. h. die Geschwindigkeitsarbeitsbereiche der Tem
pomatfunktionsbaugruppe und der Begrenzungsfunktionsbaugruppe
überlappen sich. Eine Kollision der beiden Funktionen verhindert
die Bedieneinrichtung dadurch, daß gleichzeitig mit der Aktivie
rung der einen jeweils die andere Baugruppe deaktiviert wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind
korrespondierende Stellungen eines einzigen Bedienhebels für
analoge Funktionen der Bedieneinrichtungen im Tempomatbetrieb
einerseits bzw. im Begrenzungsbetrieb andererseits vorgesehen.
Inbesondere können hierbei vorteilhaft die herkömmlichen Funk
tionen eines Tempomatbedienhebels auf den Begrenzungsbetrieb zur
Einstellung einer gewünschten variablen Grenzgeschwindigkeit ge
mäß Anspruch 3 passend übertragen werden. Spezielle, vorteil
hafte Ausgestaltungen innerhalb der von einem herkömmlichen Tem
pomatbedienhebel geläufigen Funktionsstellung "Setzen und Be
schleunigen" sind in Anspruch 4 angegeben. Eine analoge, vor
teilhafte Ausgestaltung für die Funktionsstellung "Setzen und
Verzögern" ist gemäß Anspruch 5 vorgesehen.
In Anspruch 6 sind Maßnahmen angegeben, mit denen die Bedienein
richtung auf einfache Weise unerwünschte Betriebszustände im Be
grenzungsbetrieb von vornherein ausschließt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer
Vorrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Kraftfahr
zeuges wahlweise durch Tempomatregelung oder Begrenzung auf eine
variabel vorgebbare Höchstgeschwindigkeit.
Der von der unten beschriebenen Vorrichtung durchführbare Be
grenzungsbetrieb ermöglicht es, die Geschwindigkeit eines Kraft
fahrzeuges selbsttätig auf eine beliebige, einstellbare Höchst
geschwindigkeit zu begrenzen. Die Begrenzung erfolgt mittels ei
ner Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) und beinhaltet einen Mo
tormomenteneingriff, eine Getriebebeeinflussung und ggf. Brem
seneingriffe. Zusätzlich enthält die Vorrichtung eine Tempomat
funktionsbaugruppe (2) üblicher Art. Die Vorrichtung eignet sich
beispielsweise für Fahrzeuge mit einem Nachfolge-Automatgetriebe
(NAG) und einer Motorsteuerungselektronik mit elektronischer
Fahrpedalfunktion.
Die Begrenzungsfunktion läßt sich über einen an einer Bedienein
richtung (10) vorgesehenen Schalter vom Fahrzeugführer ein- und
ausschalten. Gleichzeitig wird umgekehrt über denselben Schalter
jeweils die Tempomatfunktion aus- bzw. eingeschaltet. Außer die
sem Schalter besitzt die Bedieneinrichtung (10) einen Bedienhe
bel in Form eines üblichen Tempomatbedienhebels. Wenn sich der
Schalter in der Stellung für eingeschalteten Tempomatbetrieb be
findet, dient der Bedienhebel als Tempomatbedienhebel, wobei die
üblichen, eingangs genannten Funktionsstellungen "Setzen und
Verzögern", "Setzen und Beschleunigen", "Wiederaufnahme" und
"Aus" vorgesehen sind. Befindet sich der Schalter in der Stel
lung für eingeschaltete Geschwindigkeitsbegrenzung und damit de
aktiviertem Tempomatbetrieb, so dient der Bedienhebel in den
verschiedenen Funktionsstellungen zur Erfüllung analoger Ein
stellfunktionen für die Höchstgeschwindigkeit im Begrenzungsbe
trieb. Speziell kann die Begrenzungsfunktion in der Funktions
stellung "Aus" abgeschaltet werden, wenn der Umschalter zwischen
Begrenzungs- und Tempomatbetrieb auf Begrenzungsbetrieb steht.
In der Stellung "Wiederaufnahme" wird der Begrenzungsbetrieb un
ter Vorgabe einer am Ende einer vorhergehenden Begrenzungsbe
triebsphase abgespeicherten Höchstgeschwindigkeit aufgenommen.
In der Funktionsstellung "Setzen und Verzögern" läßt sich die
momentan eingestellte Höchstgeschwindigkeit auf folgende Weisen
erniedrigen. Bei einmaliger Bedienhebelbetätigung wird die zu
letzt eingestellte Höchstgeschwindigkeit angezeigt, falls zuvor
keine Geschwindigkeit angezeigt wurde; andernfalls wird die an
gezeigte momentane Höchstgeschwindigkeit um ein vorgegebenes In
krement erhöht, z. B. um 5 km/h oder 10 km/h. Bei mehrmaliger kur
zer Bedienhebelbetätigung erfolgt jeweils eine Erhöhung der
Höchstgeschwindigkeit um das vorgegebene Inkrement von z. B.
5 km/h oder 10 km/h. Bei Dauerbetätigung des Bedienhebels in die
ser Stellung wird, falls zuvor keine Höchstgeschwindigkeit ange
zeigt wurde, zunächst die zuletzt eingestellte Höchstgeschwin
digkeit angezeigt und dann iterativ um das vorgegebene Inkrement
erhöht. Bei längerer Betätigungsdauer erhöht sich die Inkremen
tierungsrate. Der einstellbare Geschwindigkeitsbereich für die
Höchstgeschwindigkeit kann beliebig vorgegeben sein, z. B. zwi
schen einer Minimalgeschwindigkeit von 30 km/h und der jeweiligen
Fahrzeughöchstgeschwindigkeit als maximal einstellbarer Höchst
geschwindigkeit.
Analog zu den Funktionen in der Stellung "Setzen und Beschleuni
gen" ergeben sich die Bedienhebelfunktionen im Begrenzungsbe
trieb in der Stellung "Setzen und Verzögern", wobei statt einer
Inkrementierung jeweils eine Dekrementierung der momentan einge
stellten Höchstgeschwindigkeit erfolgt. Insbesondere sind wieder
die drei Betätigungsarten einer einmaligen Betätigung, einer
mehrmaligen, kurzen Betätigung sowie einer Dauerbetätigung mit
den entsprechenden Einstellfunktionen realisiert.
Eine tatsächliche Aktivierung des Begrenzungsbetriebs über die
Bedieneinrichtung (10) ist jeweils nur möglich, wenn zuvor ein
Höchstgeschwindigkeitswert eingestellt oder ein bereits einge
stellter Wert verändert wurde, und wenn die Istgeschwindigkeit
nicht um einen vorgegebenen Betrag über der eingestellen Höchst
geschwindigkeit liegt. Andernfalls verhindert die Bedieneinrich
tung (10) eine Aktivierung des Begrenzungsbetriebs, da dies un
erwünschte Betriebszustände zur Folge hätte. Der Arbeitsbereich
für die Tempomatregelung beginnt wie üblich etwas über 30 km/h.
Zur optischen Anzeige der eingestellten Höchstgeschwindigkeit
ist eine Doppelnutzung einer Außentemperaturanzeige oder des Ki
lometerzählers vorgesehen, wobei von der Motorsteuerung ermit
telt wird, ob Begrenzungsbetrieb vorliegt und daher anstelle der
Außentemperatur die Höchstgeschwindigkeit angezeigt werden soll.
Dabei beschränkt sich das Anzeigen der Höchstgeschwindigkeit auf
die Zeiträume während der Einstellung der Höchstgeschwindigkeit,
der Aktivierung des Begrenzungsbetriebs und dem Unterschreiten
eines vorgegebenen Betrages der Differenz zwischen Ist- und
Höchstgeschwindigkeit, wobei ein Nachleuchten der Anzeige für
eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Einstell- oder Aktivie
rungsvorgang des Begrenzungsbetriebes vorgesehen ist. Um bei
längerer Fahrt mit aktivierter Begrenzung und auf Höchstge
schwindigkeitanzeige umgeschalteter Außentemperaturanzeige die
Information über die Außentemperatur für den Fahrer zu erhalten,
wird eine wechselweise Umschaltung zwischen Höchstgeschwindig
keitsanzeige und Außentemperaturanzeige durchgeführt, z. B. für
20 Sekunden Anzeige der Höchstgeschwindigkeit und für anschlie
ßende 5 Sekunden Anzeige der Außentemperatur usw. Bei einem
Versuch, den Begrenzungsbetrieb bei einer Istgeschwindigkeit
oberhalb der Höchstgeschwindigkeit zu aktivieren, wird die
Höchstgeschwindigkeitsanzeige blinkend geschaltet, so daß der
Fahrer einen entsprechenden Warnhinweis erhält. Analog kann eine
Fehlermeldung im Klartext angezeigt werden, wenn ein Aktivie
rungsversuch für Begrenzungsbetrieb erfolgt ist, ohne daß zuvor
eine Höchstgeschwindigkeit eingestellt wurde. Das warnende Blin
ken der Höchstgeschwindigkeitsanzeige ist zudem bei Überschrei
tung der Höchstgeschwindigkeit im Begrenzungsbetrieb vorgesehen,
was z. B. beim Befahren steiler Gefällstrecken auftreten könnte.
Ebenso kann eine Klartext-Warnmeldung über die optische Anzeige
bei Aktivierungsversuchen nach einem erkannten Systemfehler er
folgen. Zusätzlich wird eine akustische Warnung bei Überschrei
tung der Höchstgeschwindigkeit im Begrenzungsbetrieb um einen
vorgebbaren Wert sowie bei einem Aktivierungsversuch nach er
kanntem Systemfehler zusätzlich zur optischen Warnung vorgese
hen. Zum Erkennen solcher Systemfehler werden je nach Fahrzeug
ausrüstung beispielsweise die Tempomatschaltersignale und ein
Kick-Down-Schalter sowie die zur Geschwindigkeitsermittlung ver
wendeten Raddrehzahlsensorsignale überwacht. Bei Vorhandensein
eines CAN-Busses wird dessen Übertragungsfähigkeit überwacht.
Außerdem kann gegebenenfalls eine Überprüfung auf Antriebs
schlupf erfolgen, um fehlerhafte Istgeschwindigkeitsermittlungen
zu verhindern.
Die Begrenzungsfunktion teilt sich in zwei Betriebsarten auf,
und zwar einen Betrieb mit geschwindigkeitssteuernden Eingriffen
und einen solchen mit geschwindigkeitsregelnden Eingriffen. Der
Steuerungsbetrieb ist in einem Geschwindigkeitsbereich von null
bis unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit, die den jeweiligen
Sollwert für die Geschwindigkeitsregelung bildet und zu Beginn
einer Begrenzungsphase auf die eingestellte Höchstgeschwindig
keit gesetzt oder dieser rampenförmig angenähert wird, sowie zur
Bereitstellung einer Übergangsfunktion nach dem Abschalten der
Begrenzung aktiv. Der regelnde Begrenzungsbetrieb ist aktiv,
wenn die Istgeschwindigkeit nahe der Grenzgeschwindigkeit liegt.
Wird die Begrenzung bei Istgeschwindigkeiten etwas oberhalb der
Grenzgeschwindigkeit eingeschaltet, kann zunächst eine Geschwin
digkeitsreduzierung durch einen steuernden Eingriff, z. B. Brem
seneingriff, Gangrückschaltung und/oder Bedienhebelbetätigung in
Richtung Verzögern, erfolgen. Der genaue Verfahrensablauf im Be
grenzungsbetrieb ist in der zitierten älteren deutschen Patent
anmeldung P 44 34 022.2-32 beschrieben, worauf hier verwiesen
werden kann.
Die gewünschte Funktionsweise von Tempomatregelung und Geschwin
digkeitsbegrenzung wird von dem in der Figur gezeigten Motormo
menteneingriffsteil mit folgendem Aufbau geleistet. Eine Einheit
(3) zur Erfassung der Fahrpedalstellung erzeugt ein die Fahrer
anforderung für das Motormoment wiedergebendes Drosselklappen
stellungssignal (SWP), das parallel zum Ausgangssignal (SWT) der
Tempomatfunktionsbaugruppe (2) der Eingangsseite einer Maximal
auswahlstufe (4) zugeführt ist, die von diesen das Signal für
die größere Motormomentanforderung als Ausgangssignal (SWTPM) an
einen Eingang einer nachfolgenden Minimalauswahlstufe (5) durch
läßt. Das Signal (SWP) der fahrpedalstellungserfassenden Einheit
(3) wird außerdem der Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) zuge
führt, welche die eigentliche Geschwindigkeitsbegrenzungsfunk
tion durchführt und hierzu eine Begrenzungssteuereinheit (6),
einen Geschwindigkeitsregler (7), einen Istgeschwindigkeitssen
sor (8) sowie einen Umschalter (9) beinhaltet. Dabei ist das Si
gnal (SWP) von der fahrpedalstellungserfassenden Einheit (3) an
die Eingangsseite der Begrenzungssteuereinheit (6) geführt, die
hieraus das fahrerangeforderte Motormoment erkennt und abhängig
davon sowie von der vorliegenden Istgeschwindigkeit ein Aus
gangssteuersignal (SWBS) für die Drosselklappenstellung abgibt,
das einem ersten Anschluß des Umschalters (9) zugeführt ist. Ein
Grenzgeschwindigkeitssetzglied (11) dient zur jeweiligen Festle
gung der begrenzungsreglungsbestimmenden Grenzgeschwindigkeit
(vG) in Abhängigkeit von der ihr durch die Bedieneinrichtung (10)
zugeführten, gewünschten Höchstgeschwindigkeit (vS) z. B. durch
Setzen der Grenzgeschwindigkeit (vG) auf die Höchstgeschwindig
keit (vS) oder rampenförmige Annäherung an selbige. Eine Sub
traktionsstufe an der Eingangsseite des Reglers (7) subtrahiert
den über das Grenzgeschwindigkeitssetzglied (11) zugeführten
Grenzgeschwindigkeitswert (vG) von der über den Geschwindigkeits
sensor (8) erfaßten Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (vist) und führt
die so gebildete Regelabweichung dem Regler (7) zu. Außerdem
dient dieses Regelabweichungssignal als Steuersignal (U) für den
Umschalter (9). Die Reglereinheit (7) erzeugt ein Ausgangssignal
(SWBR) für die Drosselklappeneinstellung, das einem zweiten Aus
wahlanschluß des Umschalters (9) zugeführt ist. Weitere Kompo
nenten zur Getriebebeeinflussung sind der Übersichtlichkeit hal
ber nicht explizit dargestellt. Mit dem Umschalter (9) wird ent
weder das Ausgangssignal (SWBS) der Steuerungseinheit (6) oder
das Ausgangssignal (SWBR) des Reglers (7) als Ausgangssignal
(SWB) der Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) durchgelassen, das
einem weiteren Eingang der Minimalauswahlstufe (5) zugeführt
ist. Letztere läßt das Signal mit der geringeren Motormomentan
forderung, d. h. dem geringeren maximalen Drosselklappenöffnungs
winkel, zu einer Pedalkennlinieneinheit (12) durch, welche über
eine Fahrpedalprogressionskennlinie das für die Drosselklappen
einstellung wirksame Stellsignal (SW) erzeugt, wie dies für den
Tempomatsollwert geläufig ist.
Die Begrenzungsvorrichtung beinhaltet des weiteren ein nicht ge
zeigtes Druckpunktstellglied, welches durch eine Feder mit Frei
lauf einen übertretbaren Druckpunkt für das Fahrpedal erzeugt.
Der Fahrer kann den Fuß auf dem Druckpunkt ablegen, und durch
die Schwergängigkeit des Fahrpedals wird ihm bewußt, daß die Ge
schwindigkeitsbegrenzung aktiv ist. Dies vermeidet, daß der Fah
rer bei aktiver Begrenzung das Gaspedal aufgrund des ansonsten
fehlenden Zusammenhangs zwischen Motormoment und Fahrpedalstel
lung sehr weit durchtritt.
Dieser Aufbau der Begrenzungsfunktionsgruppe (1) leistet die von
ihr gewünschten Eigenschaften. Ist beispielsweise wie oben be
schrieben die Begrenzungsfunktion aktiviert und liegt die Istge
schwindigkeit (vist) merklich unterhalb der Grenzgeschwindigkeit
(vG), d. h. im Bereich geschwindigkeitssteuernder Eingriffe, so
ist zunächst der Tempomat (2) inaktiv und die Maximalauswahlstu
fe (4) läßt die Fahreranforderung (SWP) an die Minimalaus
wahlstufe (5) durch. Gleichzeitig wird am Umschalter (9) auf
grund der merklich unter der eingestellten Grenzgeschwindigkeit
(vG) liegenden Istgeschwindigkeit (vist) das Signal der Begren
zungssteuereinheit (6) als Ausgangssignal durchgelassen, während
der Geschwindigkeitsregler (7) inaktiv bleibt. Die Minimalaus
wahlstufe (5) sorgt nun dafür, daß bei einer über einer vorgege
benen Kennlinie für den maximalen Drosselklappenöffnungswinkel
liegenden fahrerangeforderten Motorleistung das von dieser Kenn
linie bestimmte Ausgangssignal (SWBS) der Begrenzungssteuerein
heit (6) als wirksames Drosselklappenstellsignal durchgelassen
wird, was den geschwindigkeitssteuernden Eingriff realisiert.
Ist hingegen das fahrerangeforderte Motormoment geringer als
durch diese Kennlinie maximal erlaubt, so wird diese Fahreran
forderung von der Minimalauswahlstufe (5) zur Drosselklappenein
stellung durchgelassen. Dies gewährleistet, daß der Fahrer das
Fahrzeug unbeeinflußt von der Begrenzungsvorrichtung bei jeder
beliebigen Geschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit
fahren kann, wobei die Begrenzungsfunktion im Hintergrund in Be
reitschaft bleibt und aktiv einsetzt, wenn das fahrerangeforder
te Motormoment höher als das durch die Kennlinie erlaubte wird.
Sobald von der Begrenzungsvorrichtung anhand des Wertes null der
Regelabweichung am Eingang des Reglers (7) der oben erwähnte Um
schaltpunkt von steuerndem auf regelnden Systemeingriff erkannt
wird, wird der Umschalter (9) in seine andere Position gesteu
ert, wonach das Ausgangssignal (SWBR) des Reglers (7) im weite
ren als Ausgangssignal (SWB) der Begrenzungsfunktionsbaugruppe
(1) dient. Die Minimalauswahlstufe (5) sorgt wieder dafür, daß
bei Fahreranforderungen über der Grenzgeschwindigkeit der re
gelnd begrenzende Systemeingriff zur Drosselklappeneinstellung
wirksam ist, während die Fahreranforderung durchgelassen wird,
sobald sie Geschwindigkeiten unterhalb der Grenzgeschwindigkeit
entspricht.
Der geregelte Begrenzungsbetrieb gewährleistet eine Konstant
fahrt mit der eingestellten Höchstgeschwindigkeit, solange der
Fahrer nicht eine kleinere Geschwindigkeitsanforderung vorgibt.
Zur Einhaltung dieser Konstantfahrt werden vergleichbare Krite
rien wie für die herkömmliche Tempomatregelung herangezogen. An
stelle des vom Tempomaten her bekannten PD-T₁-Reglers wird jedoch
ein PI-Regler (7), ggf. mit Verzögerungsverhalten erster Ordnung
und gangabhängigen Regelparametern, verwendet. Für die Regelung
wird der Drosselklappenstellungsbereich bis zur Vollastkennlinie
ausgenutzt. Zur Anpassung an das Fahrzeugverhalten wird das von
der Begrenzungsregelung errechnete Motormoment über die von der
Pedalkennlinieneinheit (12) umgesetzte Progressionskennlinie ge
führt, welche den Istwert des Drosselklappenöffnungswinkels als
Funktion des vorgegebenen maximalen Öffnungswinkels festlegt und
wie sie auch von der Tempomatregelung geläufig ist. Der Kennli
nienverlauf wird hierbei geeignet gewählt.
Die zusätzliche, über die Tempomatfunktionsbaugruppe (2) reali
sierte Tempomatfunktion der Vorrichtung ist herkömmlicher Natur
und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Insbesondere
fungiert in dieser Betriebsart der Bedienhebel der Bedienein
richtung (10) als üblicher Tempomatbedienhebel, der fahrzeugbe
schleunigend oder fahrzeugverzögernd bedienbar ist, wobei nach
dessen Loslassen die dann erreichte Istgeschwindigkeit als Soll
geschwindigkeit der Tempomatregelung dient.
Da während aktiver Begrenzungsfunktion der Fahrer meistens eine
höhere Motormomentanforderung gibt als zugelassen wird, sind
Übergangsfunktionen vorgesehen, die nach einem Ausschalten der
Begrenzungsfunktion wirksam werden, um die Fahrzeuggeschwindig
keit ohne Beschleunigungsruck von der Grenzgeschwindigkeit auf
die fahrerangeforderte Geschwindigkeit zu steigern. Je nachdem,
aufgrund welcher Tatsache die Begrenzungsfunktion ausgeschaltet
wurde, sind hierfür unterschiedliche Maßnahmen vorgesehen.
Wenn der Fahrer die Begrenzungsfunktion über den Bedienhebel der
Bedieneinrichtung (10) ausschaltet, erfolgt eine stetige, nicht
komfortmindernde Beschleunigung des Fahrzeuges, bis der durch
das Fahrpedal gegebene Fahrergeschwindigkeitswunsch erreicht
ist. Dazu wird bei erkanntem Ausschalten das Motormoment über
eine Rampenfunktion erhöht, deren Steilheit durch eine Kennlinie
in Abhängigkeit von der Fahrpedalposition vorgegeben wird. Dabei
wird die Steilheit mit steigender Fahrpedalauslenkung erhöht, so
daß die während der Übergangsfunktion aktive Fahrzeugbeschleuni
gung um so größer ist, je weiter das Fahrpedal gedrückt ist. So
mit läßt sich unabhängig von der Differenz zwischen Fahrer
wunschgeschwindigkeit und der zuvor im Bereich der Grenzge
schwindigkeit befindlichen Istgeschwindigkeit die fahrerangefor
derte Geschwindigkeit immer etwa innerhalb derselben Zeitdauer
erreichen. Wird während der rampenförmigen Geschwindigkeitserhö
hung die Fahrpedalstellung verändert, sorgt das System sofort
für eine Anpassung der Rampensteilheit an die neue Fahrpedalpo
sition. Sollte hierdurch die Vollastkennlinie um ein vorgebbares
Maß überschritten werden, wird der maximale Drosselklappenöff
nungswinkel auf 100% gesetzt, so daß die tatsächliche Drossel
klappenstellung nur noch durch die Fahrpedalposition oder die
Vollastkennlinie bestimmt wird. Dies markiert dann wiederum das
Ende der Übergangsphase, und die Begrenzungsfunktion geht in den
inaktiven Zustand. Selbstverständlich wird die Übergangsfunktion
auch immer dann sofort beendet, wenn der Fahrer während dieser
Phase die Fahrpedalstellung so weit zurücknimmt, daß das ange
forderte Motormoment kleiner als das von der Rampenfunktion be
reitgestellte Moment wird. Falls der Fahrer während der Über
gangsphase einen vorhandenen Kick-down-Schalter für eine vorge
gebene Zeitspanne betätigt, wird das vom System bereitgestellte
Signal zur Drosselklappeneinstellung mit einem steileren Rampen
verlauf auf die Fahrervorgabe erhöht, wodurch dem Fahrer die
volle Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung steht und die Begren
zungsfunktion beendet wird.
Erkennt das System, daß der Fahrer die Begrenzungsfunktion über
den Kick-down-Schalter ausschaltet, wird dies als Versuch gewer
tet, möglichst schnell zu beschleunigen. Dementsprechend wird in
der anschließenden Übergangsfunktion von der Begrenzungseinrich
tung das Signal für den maximalen Drosselklappenöffnungswinkel
nach Ablauf einer vorgebbaren Toleranz zeit entsprechend einer
abgelegten Kennlinie relativ rasch erhöht. Insbesondere kann die
Kennlinie zu Beginn einen Motormomentensprung beinhalten. Zu
sätzlich wird das Getriebe dahingehend beeinflußt, daß keine
Rückschaltung in den ersten Gang zugelassen wird. Die Beendigung
der Übergangsfunktion erfolgt für diesen Fall analog zum oben
beschriebenen Fall der schalterbewirkten Ausschaltung der Be
grenzungsfunktion.
Weitere Anpassungs- und Anzeigemaßnahmen können angepaßt an das
jeweilige Fahrzeug vorgenommen werden. Bei einem Fahrzeug mit
Antriebsschlupfregelung (ASR) arbeitet beispielsweise während
einer Beschleunigungsrampe der Begrenzungsfunktion die Momenten
begrenzung erhöhend und damit gegen die ASR. Demzufolge wird dem
Reduzierungswunsch der ASR höhere Priorität eingeräumt. Damit
nach einem solchen etwaigen ASR-Eingriff kein Motormomenten
sprung durch zwischenzeitliches Erhöhen des Beschleunigungsram
penwertes auftritt, ist vorgesehen, während des ASR-Eingriffs
den von der Begrenzungsfunktion vorgegebenen Motormomentensoll
wert auf der Rampe anzuhalten und nach dem ASR-Eingriff vom an
gehaltenen Wert aus fortzuführen.
Es versteht sich, daß sich die Vorrichtung grundsätzlich auch
zur Einhaltung einer Mindestgeschwindigkeit eignet, wozu die
oben beschriebenen Maßnahmen auf diesen bezüglich der Geschwin
digkeitsrichtung umgekehrten Fall geeignet anzupassen sind.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines
Kraftfahrzeuges mit
- a) einer Tempomatfunktionsbaugruppe (2) zur Regelung der Ge schwindigkeit um einen einstellbaren Tempomat-Geschwindig keitssollwert, gekennzeichnet durch
- b) eine Begrenzungsfunktionsbaugruppe (1) zur Begrenzung der Geschwindigkeit auf eine einstellbare Grenzgeschwindigkeit (vG), die einen Bereich einzuhaltender Geschwindigkeiten von einem Bereich zu vermeidender Geschwindigkeiten trennt, wo bei die Begrenzungsfunktionsbaugruppe
- c.1) die fahrerangeforderte Geschwindigkeit als Istgeschwindig keit zuläßt, wenn diese im Bereich einzuhaltender Geschwin digkeiten liegt, und
- c.2) die Istgeschwindigkeit durch einen geschwindigkeitssteuern den oder durch einen geschwindigkeitsregelnden Eingriff im Bereich einzuhaltender Geschwindigkeiten hält, wenn die fahrerangeforderte Geschwindigkeit im Bereich zu vermeiden der Geschwindigkeiten liegt, und
- d) eine Bedieneinrichtung (10) zur wahlweisen Aktivierung der Tempomatfunktionsbaugruppe (2) oder der Begrenzungsfunkti onsgruppe mit gleichzeitiger Deaktivierung der jeweils an deren Baugruppe sowie zur Einstellung des Tempomat-Ge schwindigkeitssollwertes bzw. eines beliebigen Grenzge schwindigkeitswertes (vG) für die Begrenzungsfunktionsbau gruppe.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinrichtung (10) ein Schaltelement zur Umschaltung
zwischen Tempomatbetrieb und Begrenzungsbetrieb sowie einen Be
dienhebel aufweist, der sowohl zur Einstellung des Tempomat-
Sollgeschwindigkeitswertes im Tempomatbetreib als auch der Grenz
geschwindigkeit im Begrenzungsbetrieb dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bedienhebel die Tempomateinstellungen "Aus", "Wiederaufnah
me", "Setzen und Beschleunigen" sowie "Setzen und Verzögern" be
sitzt und diesen Bedienhebelstellungen im Begrenzungsbetrieb die
Funktionen "Begrenzungsbetrieb deaktivieren", "Begrenzungsbe
trieb aktivieren", "Grenzgeschwindigkeitswert durch Inkrementie
ren einstellen" bzw. "Grenzgeschwindigkeitswert durch Dekremen
tieren einstellen" zugeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
im Begrenzungsbetrieb in der Bedienhebelstellung "Grenzgeschwin
digkeitswert durch Inkrementieren einstellen" durch einmalige
Bedienhebelbetätigung ein zuletzt eingestellter Grenzgeschwin
digkeitswert erstmals angezeigt bzw. ein bereits angezeigter
Wert um ein vorgegebenes Inkrement erhöht wird, bei mehrmaliger
kurzer Bedienhebelbetätigung der Grenzgeschwindigkeitswert je
weils um das vorgegebene Inkrement erhöht wird und bei Dauerbe
tätigung des Bedienhebels der Grenzgeschwindigkeitswert durch
laufend und mit längerer Betätigungsdauer schneller werdend um
das vorgegebene Inkrement iterativ erhöht wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
im Begrenzungsbetrieb in der Bedienhebelstellung "Grenzgeschwin
digkeitswert durch Dekrementieren einstellen" bei einmaliger Be
dienhebelbetätigung ein zuletzt eingestellter Grenzgeschwindig
keitswert erstmals angezeigt bzw. ein bereits angezeigter Wert
um ein vorgegebenes Dekrement erniedrigt wird, bei mehrmaliger
kurzer Bedienhebelbetätigung der Grenzgeschwindigkeitswert je
weils um das vorgegebene Dekrement erniedrigt wird und bei Dau
erbetätigung des Bedienhebels der Grenzgeschwindigkeitswert
durchlaufend und mit längerer Betätigungsdauer schneller werdend
um das vorgegebene Dekrement iterativ erniedrigt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinrichtung (10) keine Aktivierung des Begrenzungsbe
triebes vornimmt, wenn zuvor kein Grenzgeschwindigkeitswert ein
gestellt wurde oder wenn die Istgeschwindigkeit um einen ge
schwindigkeitsabhängig vorgebbaren Wert über einer eingestellten
Höchstgeschwindigkeit liegt.
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