DE19509494A1 - Vorrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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 (v_G) in Abhängigkeit von der ihr durch die Bedieneinrichtung (10) zugeführten, gewünschten Höchstgeschwindigkeit (v_S) z. B. durch Setzen der Grenzgeschwindigkeit (v_G) auf die Höchstgeschwindig­ keit (v_S) oder rampenförmige Annäherung an selbige. Eine Sub­ traktionsstufe an der Eingangsseite des Reglers (7) subtrahiert den über das Grenzgeschwindigkeitssetzglied (11) zugeführten Grenzgeschwindigkeitswert (v_G) von der über den Geschwindigkeits­ sensor (8) erfaßten Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (v_ist) 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 (v_ist) merklich unterhalb der Grenzgeschwindigkeit (v_G), 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 (v_G) liegenden Istgeschwindigkeit (v_ist) 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 (v_G), 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 (v_G) 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.