DE19810691A1 - Velocity regulation aid for manually driven vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Bei Fahrzeugen ohne Geschwindigkeitsregelhilfe ist der Mensch (Fahrer) Bestandteil der Regelkette und zwar als Istwert-Sollwert-Komparator, PID-Regler und Stellglied zur Verstellung des Gaspedals bzw. der Antriebsleistung. Diese Aufgabe erfordert Konzentration und kann nicht immer optimal erfüllt werden. Insbesondere die Erfassung der Geschwindigkeit durch den Fahrer teilt seine Aufmerksamkeit.In vehicles without cruise control help, the human being (driver) is Part of the control chain as an actual value setpoint comparator, PID controller and actuator for adjusting the accelerator pedal or the drive power. This task requires concentration and cannot always be optimally accomplished. In particular, the driver's speed is shared Attention.
Zur Einhaltung von vorgegebenen Geschwindigkeiten sind Geschwindigkeitsregelhilfen bekannt, die teilautomatisch arbeiten, indem der Fahrer eine Sollgeschwindigkeit mittels Schalter aktiviert und im Bedarfsfall wieder deaktiviert während der Regler den Soll-Istwertvergleich durchführt und die Leistungsverstellung entsprechend vornimmt. Die Überwachung des Reglers obliegt dem Fahrer.Cruise control aids are used to maintain specified speeds known that work semi-automatically by the driver using a target speed Switch activated and, if necessary, deactivated again while the controller Carries out target / actual value comparison and performs the power adjustment accordingly. The driver is responsible for monitoring the controller.
Solche Systeme helfen Geschwindigkeitsbegrenzungen einzuhalten und den Verkehrsfluß zu vergleichmäßigen. Der Fahrer ist weder Stellglied noch Komparator, kann den Fuß vom Gaspedal nehmen und seine Aufmerksamkeit anderen Aufgaben widmen.Such systems help to keep speed limits and the Equalize traffic flow. The driver is not an actuator still comparator, can take his foot off the accelerator and his attention devote to other tasks.
Nachteilig ist, daß bei häufigen verkehrsbedingten Abweichungen von der voreingestellten Geschwindigkeit das Aktivieren und Deaktivieren umständlich ist. Dies führt dazu, das bei starkem und damit unruhigem Verkehr diese Art von Geschwindigkeitsregelhilfen nicht oder selten benutzt werden und damit ihr Nutzen verloren geht.The disadvantage is that with frequent traffic-related deviations from the preset speed the activation and deactivation is cumbersome. This leads to the fact that in heavy and therefore restless traffic this kind of Cruise control aids are not used or are rarely used and thus their benefits get lost.
Es gibt auch Geschwindigkeitsregelhilfen, die bei durchgetretenem Gaspedal die Geschwindigkeit auf einen Sollwert einregeln.There are also cruise control aids that apply when the accelerator pedal is depressed Adjust speed to a setpoint.
Zur Überschreitung der vorgewählten Geschwindigkeit muß in dem Fall durch Kickdown der Geschwindigkeitssollwert gelöscht werden oder manuell ein höherer Wert eingestellt werden. Die dann einsetzend Beschleunigung ist häufig nicht gewollt. Nach einem Deaktivieren der Begrenzung muß neu aktiviert werden.To exceed the preselected speed, kickdown the Speed setpoint can be deleted or a higher value can be set manually. The acceleration that then sets in is often not wanted. After deactivation the limitation must be reactivated.
Allen Geschwindigkeitsregelhilfen ist gemein, daß Gefahren bestehen, falls der gespeicherte Wert der Sollgeschwindigkeit von außen beeinflußt wird weil in dem Fall ungewollte gegebenenfalls gefährlich Beschleunigungen oder Verzögerungen eintreten können.All cruise control aids have in common that there are dangers if the stored value of the target speed is influenced from the outside because in the In the event of unwanted, possibly dangerous, acceleration or deceleration can.
Äußere Beeinflussung ist aber auf vielfältige Weise sinnvoll und z. B. mit den nachfolgend
bezeichneten Verfahren vorstellbar:
External influence is useful in many ways and z. B. with the following methods:
- - An Bord befindlicher Analysator für des Verkehrsgeschehen, der eine Geschwindigkeitsempfehlung an die beschriebenen Geschwindigkeitsregelhilfe weitergibt. Die Empfehlungen können z. B. die sinnvolle maximale Reisege geschwindigkeit oder die sparsamste Fahrweise sein.- On-board analyzer for the traffic situation, the one Speed recommendation to the described speed control aid passes on. The recommendations can e.g. B. the reasonable maximum travel speed or the most economical driving style.
- - Funk eines Verkehrsleitrechners- Radio of a traffic control computer
- - Elektronisches Lesegerät für Straßenschilder mit Geschwindigkeitsbegrenzung.- Electronic reader for road signs with speed limit.
- - Funk von Verkehrsschildern mit Geschwindigkeitsbegrenzung. - Radio of traffic signs with speed limit.
- - Kombination von GPS und digitaler Straßenkarte mit Informationen über örtliche Geschwindigkeitsbegrenzungen bzw. Empfehlungen.- Combination of GPS and digital road map with information about local Speed limits or recommendations.
- - Beeinflussung durch ein Abstandsmeßgerät.- Influenced by a distance measuring device.
Die Übermittlung von Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten von Leitrechnern per Funk oder von GPS gesteuerten digitalen Straßenkarten mit der Information über die zulässige Geschwindigkeit ist eine bereits heute verifizierbare Technik, deren Einsatz sich aber wegen der zur Zeit bestehenden Gefahren beim Eingriff in Geschwindigkeitsregelhilfen der bekannten Bauart verbietet.The transmission of speed limit data from host computers by radio or GPS-controlled digital road maps with information about the permissible Speed is a technology that is already verifiable today, but the use of which is different because of the currently existing dangers when intervening in cruise control aids of the known type prohibits.
Aufgabe der Erfindung ist es die vorgenannten Nachteile zu beheben, dem Fahrer eine Geschwindigkeitsregelhilfe zu geben die ständig aktiviert seien kann und bei der der Fahrer dennoch stets Vorrang gegenüber der Geschwindigkeitsregelhilfe behält.The object of the invention is to remedy the aforementioned disadvantages, the driver To give cruise control help that can be constantly activated and at which the The driver always has priority over the cruise control.
Erfindungsgemäß gelingt dies, indem die Geschwindigkeitsregelhilfe die Drosselklappenstellung nicht direkt beeinflußt, sondern eine Information an den Gasfuß des Fahrers abgibt, die ihm dazu hilft die Sollgeschwindigkeit einzuhalten ohne ihn hierzu zu zwingen.According to the invention, this is achieved by using the cruise control aid the throttle valve position is not directly affected, but an information to the Gives off the driver's gas foot, which helps him to maintain the target speed without to force him to do this.
In einer ersten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird die Information über die Geschwindigkeitsabweichung durch ein fühlbares Oszillieren des Gaspedals an den Fuß des Fahrers geleitet, woraufhin der Fahrer die richtige Pedalstellung sucht.In a first embodiment of the inventive concept, the information about the speed deviation due to a noticeable oscillation of the accelerator pedal to the Guided foot of the driver, whereupon the driver searches for the correct pedal position.
Fig. 5 zeigt beispielhaft die Konstruktion eines Gaspedals mit integriertem Oszillator. Fig. 5 shows the construction of an example of an accelerator pedal with integrated oscillator.
In dem Gaspedal (2) ist ein elektrodynamischer Linearmotor (3) mit kurzem Hub eingebaut. Der bewegliche Kolben (6/7) des Linearmotors klopft gegen die Gummiauflage (5) des Gaspedals. Je nach Aufbau des Gaspedals kann der Kolben (6/7) auch direkt auf dieses einwirken. Der Kolben (6/7) ist im Beispiel zweiteilig aufgebaut, (6) besteht z. B. aus Kunststoff, während (7) aus magnetisierbarem Eisen besteht. Angetrieben wird der Kolben durch die Spule (8), die mit oszillierendem Strom beaufschlagt wird. Die vorgenannten Bauteile befinden sich im Gehäuse (9) welches mit Schrauben (10) an dem Gaspedal befestigt ist. Kabel (11) führt zu der Reglerelektronik, die die Oszillationen entsprechen der Sollwertabweichung von der Sollgeschwindigkeit erzeugt.An electrodynamic linear motor ( 3 ) with a short stroke is installed in the accelerator pedal ( 2 ). The movable piston (6/7) of the linear motor of the accelerator pedal knocks against the rubber pad (5). Depending on the structure of the accelerator pedal of the piston (6/7) may also act directly on this. The piston (6/7) is constructed in two parts in the example (6) z is. B. made of plastic, while ( 7 ) consists of magnetizable iron. The piston is driven by the coil ( 8 ), to which oscillating current is applied. The aforementioned components are located in the housing ( 9 ) which is fastened to the accelerator pedal with screws ( 10 ). Cable ( 11 ) leads to the controller electronics, which generate the oscillations corresponding to the setpoint deviation from the setpoint speed.
Die Elektronik selbst ist nicht dargestellt. Es ist aber sinnvoll diese in der ohnehin vorhandenen Bordelektronik zu integrieren.The electronics themselves are not shown. But it makes sense in the already existing one Integrate on-board electronics.
Natürlich können auch ander elektromechanische Wandler zur Erzeugung der Oszillationen zur Anwendung kommen.Of course, other electromechanical transducers can also be used to generate the oscillations come into use.
Das Signal kann klopfend oder summend sein und in der Intensität von der Über-(Unter-)schreitung des Geschwindigkeit-Sollwertes abhängen. Eine solche Ausführung erfordert vom Fahrer Aktivität als Stellglied, hat aber den Vorteil äußerst geringer Kosten. Der Summer oder Klopfer ist preiswert und kann einfach auf der Rückseite des Gaspedals befestigt werden.The signal can be tapping or humming and the intensity of that Depend on overshoot (undershoot) of the speed setpoint. Such an embodiment requires the driver to act as an actuator, but has the advantage extremely low cost. The buzzer or knocker is inexpensive and easy attached to the back of the accelerator pedal.
Die Art der Oszillationen kann auch Über- oder Unterschreitung der programmierten Geschwindigkeit informieren. z. B. schwaches Summen bei Unterschreitung und Klopfen bei Überschreitung. The type of oscillations can also exceed or fall below the programmed Inform speed. e.g. B. weak hum when falling below and knocking Transgression.
In einer zweiten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, daß der Hub des Gaspedals durch einen (überwindbaren) Druckpunkt begrenzt wird, der von einem Regler so verschoben wird, daß die Sollgeschwindigkeit gerade dann erreicht wird, wenn sich der Fahrerfuß am Druckpunkt befindet. Die Position des Druck punktes vermittelt die Information über die anzustrebende Stellung des Gasfußes an den Fahrer. Dabei kann aber der Fahrer diesen Druckpunkt nach Belieben überschreiten oder hinter ihm zurückbleiben.In a second embodiment of the inventive concept it is provided that the Throttle pedal stroke is limited by a (negotiable) pressure point, which is from a controller is moved so that the target speed just then is reached when the driver's foot is at the pressure point. The position of the print point conveys information about the desired position of the gas foot to the Driver. However, the driver can exceed this pressure point at will or lag behind him.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel der konstruktiven Ausführung des Druckpunktes und seiner motorischen Verstellung. Fig. 1 shows an example of the design of the pressure point and its motorized adjustment.
In Fig. 1 ist das Gaspedal (1) in Stellung Vollgas (100%) und liegt am Anschlag an. Das Gestänge (2) überträgt den Hub des Gaspedals wie bekannt auf den Hebel (3) der Drosellklappenwelle (4).In Fig. 1 the accelerator pedal ( 1 ) is in the full throttle position (100%) and is against the stop. The linkage ( 2 ) transmits the stroke of the accelerator pedal, as is known, to the lever ( 3 ) of the throttle valve shaft ( 4 ).
Die Bauteile (5) bis (11) bilden den verstellbaren Druckpunkt. In dem Federtopf (8) befindet sich die vorgespannte Feder (9), die sich an der Scheibe (7) abstützt. Der Kolben (6) ist mit dem Hebel (3) verbunden und gleitet in dem Führungsrohr (5). Der Linearmotor (10) kann bei Bedarf den Federtopf (8) zusammen mit Führungsrohr (5) gegen die Bewegung von Kolben (6) schieben.The components ( 5 ) to ( 11 ) form the adjustable pressure point. The spring ( 9 ), which is supported on the disc ( 7 ), is located in the spring cup ( 8 ). The piston ( 6 ) is connected to the lever ( 3 ) and slides in the guide tube ( 5 ). If necessary, the linear motor ( 10 ) can push the spring cup ( 8 ) together with the guide tube ( 5 ) against the movement of the piston ( 6 ).
In der Stellung gemäß Fig. 1 ist der Druckpunkt nicht wirksam. In Fig. 2 ist der Druckpunkt vorgeschoben, der Kolben (6) liegt an Scheibe (7) an und das Gaspedal ist nur halb getreten. Der Gasfuß liegt also am Druckpunkt und das Fahrzeug folgt der Geschwindig keitsvorgabe des Geschwindigkeitssollwerts.In the position shown in FIG. 1, the pressure point is not effective. In Fig. 2 the pressure point is advanced, the piston ( 6 ) lies against the disc ( 7 ) and the accelerator pedal is only half depressed. The accelerator is at the pressure point and the vehicle follows the speed setpoint.
In Fig. 3 ist der Druckpunkt vorgeschoben und das Gaspedal trotzdem ganz durchgedrückt. Dabei wird die Scheibe (7) bewegt und die Kraft der Feder (9) überwunden. Das Fahrzeug beschleunigt über die Geschwindigkeitsvorgabe hinaus.In Fig. 3 the pressure point is advanced and the accelerator is still fully depressed. The disc ( 7 ) is moved and the force of the spring ( 9 ) is overcome. The vehicle accelerates beyond the specified speed.
Die Konstruktion des verschieblichen Druckpunktes kann natürlich statt linear auch rotatorisch ausgebildet werden und an der Drosselklappenwelle direkt ansetzen.The construction of the movable pressure point can of course also instead of linear are designed to be rotary and start directly on the throttle valve shaft.
Fig. 4 zeigt einen rotatorischen Aufbau mit analoger Funktion zu Fig. 1 bis 3. Dabei ist (1) die Drosselklappenwelle, (2) Mitnehmerzapfen, (3) Mitnehmerstift, (4) Welle mit Zahnrad (8) zur Einstellung der Lage des Druckpunktes, (5) Anschlagstift zur Übertragung des Drehmomentes der Vorspannfeder (6), (7) Anschlag des Zahnrades (8) an dem der Anschlagstift (5) anliegt, wenn der Druckpunkt nicht überwunden wird. Bei Überwinden des Druckpunktes entsprechend des Vorspannmomentes der Vorspannfeder (6) löst sich Anschlagstift (6) vom Anschlag (7) und gestattet so die Drehung der Drosselklappenwelle bis zur vollen Öffnung. Die Verschiebung des Druckpunktes erfolgt durch Verstellen von Zahnrad (8) und Anschlag (7) mittels Schneckenrad (9), angetrieben durch Motor (10). Fig. 4 shows a rotary structure with an analog function to Fig. 1 to 3. Here is ( 1 ) the throttle valve shaft, ( 2 ) driver pin, ( 3 ) driver pin, ( 4 ) shaft with gear ( 8 ) for adjusting the position of the pressure point , ( 5 ) stop pin for transmitting the torque of the biasing spring ( 6 ), ( 7 ) stop of the gear wheel ( 8 ) against which the stop pin ( 5 ) rests if the pressure point is not overcome. When the pressure point is overcome in accordance with the preload torque of the preload spring ( 6 ), the stop pin ( 6 ) is released from the stop ( 7 ) and thus allows the throttle valve shaft to be turned fully open. The pressure point is shifted by adjusting the gear wheel ( 8 ) and stop ( 7 ) by means of a worm wheel ( 9 ), driven by a motor ( 10 ).
Die Funktion im Fahrbetrieb wird im Folgenden an einem Beispiel erläutert:
Die eingestellte Geschwindigkeit möge z. B. 120 km/h betragen.
Das Fahrzeug wird nun aus dem Stand z. B. mit Vollgas beschleunigt (Fig. 1).
Zunächst ist der Druckpunkt nicht fühlbar, da die Geschwindigkeit noch unter
dem Sollwert von 120 km/h liegt und der Druckpunkt hinter den Anschlag des
Gaspedals zurückgezogen ist.The function during driving is explained below using an example:
The set speed may e.g. B. 120 km / h. The vehicle is now z. B. accelerated at full throttle ( Fig. 1). Initially, the pressure point cannot be felt, since the speed is still below the setpoint of 120 km / h and the pressure point is retracted behind the accelerator pedal stop.
Beim Überschreiten von 120 km/h wird nun der Druckpunkt gegen den Fahrerfuß geschoben und zwar solange bis die Geschwindigkeit wieder genau 120 km/h beträgt. Im Beispiel Fig. 2 bei 50% des Gaspedalhubes.When the speed exceeds 120 km / h, the pressure point is pushed against the driver's foot until the speed is exactly 120 km / h again. In the example in Fig. 2 at 50% of the accelerator pedal stroke.
Die Verstellung des Druckpunktes erfolgt nach den gleichen Regelalgorithmen wie sie für die Verstellung der Drosselklappe bei konventionelle Geschwindigkeitsregel hilfen üblich sind. The pressure point is adjusted using the same control algorithms as they for the throttle valve adjustment with conventional cruise control help are common.
Da der Fuß am Druckpunkt angelegt werden kann, ist die Muskelspannung des Fahrerfußes geringer als in dem sonst üblichen instabilen Gleichgewicht zwischen der Kraft der Rückstellfeder des Gaspedals und der Fußkraft des Fahrers.Since the foot can be placed on the pressure point, the muscle tension is the Driver's foot less than in the otherwise unstable balance between the force of the return spring of the accelerator pedal and the foot force of the driver.
Ist der Fahrer wegen eines verkehrsbedingten Umstandes zum Verzögern gezwungen, so kann er den Fuß vom Druckpunkt nehmen und verlangsamen oder zum Bremspedal wechseln.Is the driver delaying due to a traffic-related circumstance forced so he can take his foot off the pressure point and slow down or switch to the brake pedal.
Um erneut zu beschleunigen wird nun lediglich das Gaspedal erneut gedrückt bis der Druckpunkt nach Erreichen von 120 km/h den Gasfuß zurückzuführen beginnt.To accelerate again, simply press the accelerator pedal again until the Pressure point begins to return after reaching 120 km / h.
Muß aber die programmierte Geschwindigkeit aus einer Notwendigkeit heraus überschritten werden, so kann das Gaspedal ohne weiteres über den Druckpunkt hinaus in die Vollgasstellung gedrückt werden (Fig. 3). Soll danach der Geschwindigkeitssollwert wieder erreicht werden, muß der Fuß nur bis hinter den Druckpunkt zurück genommen werden und diesem im Weiteren folgen.However, if the programmed speed has to be exceeded due to necessity, the accelerator pedal can easily be pushed beyond the pressure point into full throttle position ( Fig. 3). If the speed setpoint is to be reached again afterwards, the foot only has to be pulled back past the pressure point and then follow it.
Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführung kann der Fahrer verzögern oder Beschleunigen ohne den Geschwindigkeitssollwert neu einzugeben oder zu aktivieren.In both of the previously described designs, the driver can decelerate or Accelerate without re-entering or closing the speed setpoint activate.
Bei Vorgabe des Geschwindigkeitssollwertes von außen, entstünde keine ungewollte Verzögerung oder Beschleunigung.If the speed setpoint was specified from the outside, none would arise unwanted deceleration or acceleration.
Schließlich ist es auch möglich beide Arten der Information gleichzeitig an das Gaspedal zu geben, also den verschieblichen Druckpunkt und die Oszillationen.Finally, it is also possible to send both types of information to the To accelerate, i.e. the movable pressure point and the oscillations.
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