DE4222997A1

DE4222997A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Drehzahl-Begrenzung

Info

Publication number: DE4222997A1
Application number: DE4222997A
Authority: DE
Inventors: Konrad Hilgers
Original assignee: STRASSER SPEZIALTRANSPORTE GMB
Current assignee: STRASSER SPEZIALTRANSPORTE GMB
Priority date: 1992-07-13
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1994-01-20

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und/oder der Drehzahl des Fahrzeugmotors. Bei Überschreitung einer zulässigen maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer zulässigen maximalen Motordrehzahl werden die Anzahl der Überschreitungen und die Überschreitungsdauer erfaßt und mindestens ein Betriebsparameter des Motors zur Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl geändert.

Im Stand der Technik sind eine Anzahl von vorwiegend mechanischen Geschwindigkeits- beziehungsweise Drehzahl begrenzungsvorrichtungen bekannt. Insbesondere für eine Geschwindigkeitsbegrenzung in schweren Nutzfahrzeugen werden Geschwindigkeits-Begrenzungsvorrichtungen, wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt und aus der DE-15 55 054 bekannt, verwendet.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Fahrzeugmotor einschließlich Einrichtungen zur Einstellung von Betriebsparametern des Motors, wie zum Beispiel einen Vergaser, eine Einspritzpumpe oder dergleichen. Mittels einer Einstelleinrichtung 3, beispielsweise eines mechanischen oder elektronischen Gaspedals, wird ein Einstellsignal S_Be an eine Verstelleinrichtung 6 abgegeben. Dieses Einstellsignal S_Be repräsentiert ganz allgemein die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit, die über ein von der Verstelleinrichtung 6 abgegebenes Motorbetriebsparameter- Änderungssignal S_Bä am Motor 1, zum Beispiel durch Änderung der Drosselklappenöffnung des Vergasers eingestellt wird. Eine Steuereinrichtung 7 führt eine Verarbeitung eines von einem Geschwindigkeitsmesser 4 ermittelten Geschwindigkeitssignals v und eines von einer Vorgabeeinrichtung 2 vorgegebenen maximalen Geschwindigkeitssignales v_max aus und steuert die Verstelleinrichtung 6 mittels eines Steuersignals S_p. Die Steuereinrichtung 7 führt dabei fortwährend einen Vergleich der Ist-Geschwindigkeit v mit der zulässigen maximalen Geschwindigkeit v_max aus und steuert über die Verstelleinrichtung 6 den oder die zu ändernden Motorbetriebsparameter, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit v auf die zulässige Höchstgeschwindigkeit v_max begrenzt wird.

Die Verstelleinrichtung 6 ist normalerweise ein pneumatischer Verstellzylinder ausgeführt, der in ein Gasgestänge zwischen einem mechanischen Gaspedal und dem Motor 1 beziehungsweise seinem Vergaser eingefügt ist. Ein derartiger pneumatischer Verstellzylinder mit zwei Druckluftanschlüssen ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 81 22 056.1 bekannt. Fig. 1b zeigt eine Prinzipskizze dieses pneumatischen Zylinders. Bei der Verwendung eines derartigen pneumatischen Zylinders muß die Steuereinrichtung 7 zwei Drucksignale S_p1,2 an zwei Eingänge 6-1 bzw. 6-2 steuern, um ein mit einer Kolbenstange 6-3 verbundenes Gasgestänge zu beeinflussen, das den Motorbetriebs-Parameter, zum Beispiel die Drosselklappenöffnung eines Vergasers einstellt. Jedoch besitzt ein Geschwindigkeitsbegrenzer mit einem derartigen Pneumatikzylinder den Nachteil, daß bei Ausfall des notwendigen Druckluftsystems keine Geschwindigkeitsbegrenzung ausgeführt werden kann und somit eine Überschreitung der Geschwindigkeit ermöglicht wird.

Die Steuereinrichtung 7 kann außerdem eine Einrichtung zur Aufzeichnung von Anzahl und Dauer der Geschwindigkeits überschreitungen enthalten. Normalerweise besteht diese Einrichtung aus einem Fahrtschreiber mit Aufzeichnungsscheiben mittels derer Geschwindigkeitsüberschreitungen aufgezeichnet werden können. Jedoch sind diese Fahrtschreiber sowie der Pneumatikzylinder leicht manipulierbar, zum Beispiel durch Feststellen oder Überbrücken des in das Gasgestänge eingefügten Zylinders oder durch Festklemmen der Aufzeichnungsscheibe, so daß weder eine sichere Geschwindigkeitsbegrenzung noch eine zuverlässige Aufzeichnung der Geschwindigkeitsüberschreitung (d. h. Dauer und Anzahl) gewährleistet ist.

Derartige Geschwindigkeitsbegrenzer und Einrichtungen zur Aufzeichnung von Geschwindigkeitsüberschreitung sind somit weder ausfallsicher (z. B. bei Ausfall des Druckluftsystems wie oben beschrieben) noch kann eine vorschriftswidrige Manipulation des Pneumatikzylinder oder des Fahrtschreiber leicht festgestellt werden. Zudem erfordert die Auswertung der in herkömmlichen Fahrtschreibern verwendeten Aufzeichnungsscheiben viel Zeit. Außerdem besitzen diese Aufzeichnungsscheiben eine begrenzte Genauigkeit.

Bei Verwendung einer herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzers ergeben sich zwar eine Reihe von vorteilen, die die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit verbessern. Beispielsweise kann durch die Verwendung von Normalreifen statt teurer Hochgeschwindigkeitsreifen eine höhere Lebensdauer von Reifen und Bremsen einschließlich einer Kraftstoffeinsparung und daraus resultierend eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht werden, jedoch wird in den unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzern lediglich eine Steuerung zur Geschwindigkeitsbegrenzung vorgenommen. Somit sind die herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzer insbesondere bei ihrem Verwendung in schweren Nutzfahrzeugen unzureichend, insbesondere unter den Aspekten einer wirtschaftlichen Fahrweise und der Umweltbelastung aufgrund von Ausstoß von Verbrennungsgasen. Beide Aspekte hängen nämlich außer von der Geschwindigkeit wesentlich von dem Kraftstoffverbrauch und somit von der Drehzahl des Fahrzeugmotors ab.

Zusammenfassend besitzen die herkömmlichen Begrenzungs vorrichtungen, insbesondere bei einer Verwendung in schweren Nutzfahrzeugen folgende wesentlichen Nachteile:

- bei Ausfall oder Manipulation der Verstelleinrichtung oder der Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung wird weder eine Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt noch können die Geschwindigkeitsüberschreitungen (d. h. Anzahl und Dauer) sicher aufgezeichnet werden;
- ein Motorbetriebs-Parameter, beispielsweise eine Drosselklappenöffnung oder eine Einstellung einer Einspritzpumpe wird lediglich aufgrund der erfaßten Geschwindigkeit beeinflußt;
- bei Überschreitung einer Höchstdrehzahl wird, (beispielsweise in PKW′s), lediglich die Zündung unterbrochen und keinerlei Steuerung aufgrund einer Drehzahlüberschreitung vorgenommen;
- trotz der obigen bekannten Tatsache einer Drehzahlbegrenzung sind keinerlei Geräte käuflich erhältlich, die eine Begrenzung von Geschwindigkeit und Drehzahl sowie die Aufzeichnung von beiden Überschreitungen ermöglichen; und
- es sind keinerlei Maßnahmen vorgesehen, um den Fahrer zu einer wirtschaftlichen Fahrweise und zu einer Herabsetzung der Belastung an die Umwelt aufgrund von abgegebenen Schadstoffen anzuhalten.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere darauf gerichtet, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitung ausfallsicher und manipulationsfrei zu erfassen und eine Motorbetriebs-Parameter aufgrund von Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitungen zu steuern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Begrenzungsvorrichtung insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge zu schaffen, bei der eine ausfallsichere und manipulationsfreie Erfassung von Geschwindigkeits- und/oder Drehzahlüberschreitungen gewährleistet ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Motordrehzahl auf eine zulässige Höchstgeschwindigkeit bzw. zulässige Motordrehzahl begrenzt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung mit den Merkmalen a) bis e) des Patentanspruchs 1.

Insbesondere verwendet die erfindungsgemäße Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1 eine Vorgabeeinrichtung zur Vorgabe von maximal zulässigen Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlwerten, eine Einstelleinrichtung zur Einstellung mindestens eines Betriebsparameters des Motors, eine Verstelleinrichtung zur Änderung eines Motorbetriebsparameters, einen Geschwindigkeits- und Motordrehzahlmesser und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verstelleinrichtung in Abhängigkeit von den vorgegebenen Geschwindigkeits- und Drehzahlwerten und von einer gemessenen Geschwindigkeit und Motordrehzahl und zur Aufzeichnung von Drehzahl- und Geschwindigkeitsüberschreitungen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird also fortwährend die Geschwindigkeit und die Drehzahl des Fahrzeuges überwacht und mit vorgegebenen Werten verglichen. Aufgrund der Auswertung dieses Vergleichs wird eine Geschwindigkeits und/oder eine Drehzahlbegrenzung ausgeführt. Somit wird insbesondere der Vorteil einer wirtschaftlichen Fahrweise und eine geringere Schadstoffbelastung an die Umwelt erreicht. Außerdem werden erfindungsgemäß nach Patentanspruch 1 Drehzahl- und Geschwindigkeitsüberschreitungen in der Steuereinrichtung aufgezeichnet, so daß durch deren Auswertung erkannt werden kann, ob eine Manipulation an der Verstelleinrichtung und/oder eine Begrenzung aufgrund einer Geschwindigkeitsüberschreitung oder einer Drehzahlüberschreitung vorgenommen worden ist.

Weitere besonders vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungs vorrichtung nach Anspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 22 angegeben.

Die Patentansprüche 2 bis 9 beziehen sich auf Ausführungs formen der Erfindung als mechanische bzw. elektronische Begrenzungsvorrichtungen. So kann nach Anspruch 2 bzw. 3 die Einstelleinrichtung ein mechanisches bzw. elektronisches Gaspedal sein. Nach Ansprüchen 4 bis 6 ist die Verstelleinrichtung in ein Gasgestänge des Fahrzeugmotors eingefügt, wobei es sich bei dem Fahrzeugmotor um einen Verbrennungsmotor handelt und der geänderte Betriebsparameter entweder die Drosselklappenöffnung und/oder die Kraftstoffzuführungsmenge ist. Dadurch wird ermöglicht, daß die erfindungsgemäße Begrenzungsvorrichtung in besonders einfacher Weise auf herkömmliche Fahrzeugmotoren, insbesondere in schweren Nutzfahrzeugen, angewendet werden kann, ohne daß irgendwelche zusätzliche Modifikationen am Fahrzeugmotor notwendig sind.

Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einen elektrischen Motor anwendbar, wobei es sich bei der Einstelleinrichtung um ein elektronisches Gaspedal handelt, und bei dem die Verstelleinrichtung mit einer Einrichtung zur Änderung des an den Motor zugeführten Energiebetrages verbunden ist. Dadurch wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die Erfindung auch auf elektrischen Motoren und elektronische Gaspedale, wie sie zum Beispiel bei Gelenkbussen (z. B. im Stadtbussen) verwendet werden, anwendbar ist. Insbesondere sind damit bekannte Probleme, wie Manipulation am Gaspedal und Festbinden des Verstellzylinders ausgeschlossen. Anspruch 10 beansprucht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Verstelleinrichtung als pneumatischen Rückstellzylinder mit nur einem Druckluftanschluß. Diese Ausführungsform der Verstelleinrichtung stellt sicher, daß auch bei Ausfall des Druckluftsystems eine Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt werden kann, da die Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbegrenzung hierbei durch eine Verminderung der Druckluftzufuhr ausgeführt wird. Somit kann auch bei Ausfall des Druckluftsystems eine sichere Begrenzung gewährleistet werden.

Nach Anspruch 11 handelt es sich bei der Verstelleinrichtung um eine elektromagnetische Verstelleinrichtung, die eine Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbegrenzung ohne Eingriff in das Druckluftsystem eines Nutzfahrzeuges ermöglicht.

Zur Durchführung der Steuerung der Verstelleinrichtung und zur Aufzeichnung der Geschwindigkeits- und Drehzahl überschreitungen enthält die Steuereinrichtung nach Anspruch 12 einen ersten und einen zweiten Trenneingang, eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Vorgabesignalen der Geschwindigkeit und Drehzahl, eine Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der Eingangsdatensignale und der Vorgabedatensignale und zur Bestimmung von Geschwindigkeits bzw. Drehzahlüberschreitungsdauer und Anzahl und zur Abgabe eines entsprechenden Stellsignals, einen Wandler zur Umwandlung des elektrischen Stellsignals in ein Steuersignal zur Abgabe an die Verstelleinrichtung, und eine mit der Auswerteeinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Vorgabesignale, der Anzahl und der Dauer der erfaßten Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitungen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der ersten und zweiten Trenneingänge ist in Anspruch 13 angegeben, wobei der erste und zweite Trenneingang Optokopplereingänge zum rückwirkungsfreien Empfang der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignale sind.

Die Ansprüche 14 und 15 haben eine bevorzugte Ausführungsform der Steuereinrichtung zum Inhalt, in der ein pneumatisches Drucksignal an die Verstelleinrichtung abgegeben wird, und die Verstelleinrichtung ein pneumatischer Zylinder ist. Wie oben schon ausgeführt wird damit eine aktive Geschwindigkeitsbegrenzung auch bei Ausfall des Druckluftsystems gewährleistet.

Nach Anspruch 17 kann die Verstelleinrichtung eine elektronische Einrichtung enthalten, die das elektrische Stellsignal und ein von dem Gaspedal abgegebenes elektrisches Einstellsignal zur Erzeugung eines Ausgangssignals verarbeitet um mindestens einen Betriebsparameter des Motors zu beeinflussen. Eine elektrische Ausführungsform nach Anspruch 17 anstelle des in das Gasgestänge eingefügten Pneumatikzylinders, setzt die Möglichkeit der Manipulation an der Verstelleinrichtung bzw. an der Steuereinrichtung weiter herab, da die gesamte Steuerung bzw. Beeinflussung des Motorbetriebs-Parameters vollständig elektronisch vorgenommen wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Auswerteeinrichtung von Anspruch 12 ist in Anspruch 20 angegeben. Anspruch 20 bezieht sich insbesondere auf eine Ausführungsform der Auswerteeinrichtung mit einer Zentralrechnereinheit, einem RAM, einem Akkumulator und einem EPROM. Diese Ausführungsform ist eine besonders kostengünstige, sichere und manipulationsfreie Ausführungsform der Auswerteeinrichtung.

Die Ansprüche 21 und 22 haben zum Inhalt, daß die Vorgabeeinrichtung eine Sendeinrichtung in Form eines Infrarotsenders umfaßt, die für die Übertragung der Vorgabewerte, nämlich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit und Drehzahl, an die Steuereinrichtung und zur Anzeige von Daten aus dem RAM auf der Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform bei der durch eine von der Steuereinrichtung getrennten Sendeeinrichtung Werte in der Steuereinrichtung vorprogrammiert werden und zur Anzeige gebracht werden. Somit ist ein Zugriff auf diese Daten in der Steuereinrichtung selbst unmöglich ist. Dies setzt die Möglichkeit der Manipulation der Steuereinrichtung weiter herab.

Nach Anspruch 22, ist es auch möglich die Anzeigeeinrichtung Teil der Sendeeinrichtung zu machen, so daß keinerlei Anzeige in der Steuereinrichtung vorgenommen wird, welches die Manipulationssicherheit der Begrenzungsvorrichtung weiter erhöht.

Die obige Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und/oder der Drehzahl des Fahrzeugmotors mit den Schritten a) bis f) von Patentanspruch 23 gelöst.

Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit mit der zulässigen Geschwindigkeit und die erfaßte Drehzahl mit der zulässigen Drehzahl verglichen, wobei bei einem Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit ein Geschwindigkeits-Überschreitungszähler inkremeniert wird, die Geschwindigkeitsüberschreitungsdauer erfaßt wird und mindestens ein Betriebsparameter des Motors zur Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird. Außerdem wird bei einem Überschreiten der zulässigen Höchstdrehzahl eine Verzögerungszeit gesetzt und bei einem Überschreiten der Drehzahl länger als die Verzögerungszeit ein Drehzahlüberschreitungszähler inkrementiert, die Drehzahlüberschreitungsdauer erfaßt und auf rund dessen ein Betriebsparameter des Motors zur Begrenzung der Drehzahl geändert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird außer einer wirtschaftlichen Fahrweise und Herabsetzung des Unfallrisikos aufgrund der Geschwindigkeitsbegrenzung, außerdem der wesentliche Vorteil der Erfassung von Manipulation der Verstelleinrichtung ein sicheres Aufzeichen der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitungen möglich.

Insbesondere kann aus der Anzahl der Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsüberschreitungen und aus der Gesamtdauer der Drehzahlüberschreitungen bzw. Geschwindigkeitsüberschreitungen ermittelt werden, ob irgendwelche vorschriftswidrige Manipulationen an der Verstelleinrichtung bzw. Aufzeichnungseinrichtung vorgenommen worden sind. Selbst bei Ausfall der Verstelleinrichtung werden die Überschreitungsdauer und Überschreitungsanzahl aufgezeichnet.

Weitere besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungs- Verfahrens sind in den Patentansprüchen 24 bis 30 angegeben.

Nach Anspruch 25 beträgt die erlaubte Verzögerungszeit bei der Drehzahlüberschreitung 15 Sekunden. Dies ist eine ausreichende Zeit um ein Schalten von Gängen zum Beispiel bei Bergfahrten oder ein kurzzeitiges vorübergehendes Beschleunigen mit hoher Drehzahl zu ermöglichen.

Nach Anspruch 26 wird bei jeder Überschreitung der maximal zulässigen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl die Überschreitungsdauer zu einer jeweils zuletzt erfaßten Überschreitungsdauer addiert und gespeichert. Dies ermöglicht durch Abfragen der gesamten Überschreitungsdauer und der Gesamtüberschreitungsanzahl Rückschlüsse darüber, ob und wie oft Überschreitungen vorgenommen worden sind. Außerdem erlaubt dies in besonders vorteilhafter Weise durch Auswertung dieser Werte zu entscheiden, ob eine Manipulationen an der Verstelleinrichtung bzw. Steuereinrichtung vorgenommen wurde.

Nach Anspruch 27 ist es jedoch auch möglich, pro Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitung die Überschreitungsdauer getrennt zu speichern, wodurch ermöglicht wird weitere Einzelheiten über die Fahrweise des Fahrers zu gewinnen.

Die Ansprüche 28 bis 30 beziehen sich auf verschiedene Betriebsparameter des Motors die mittels des Begrenzungsverfahrens zur Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbegrenzung geändert werden können. Insbesondere kann es sich bei dem Motor nach Anspruch 30 um einen elektrischen Motor handeln, wobei der geänderte Betriebsparameter die zugeführte elektrische Energiemenge ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahlbegrenzungsvorrichtung und -Verfahrens unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1a ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzungsvorrichtung;

Fig. 1b einen herkömmlichen pneumatischen Druckzylinder, der als Verstelleinrichtung in der herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzungs-Einrichtung aus Fig. 1a verwendet wird;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Prinzips der erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl -Begrenzungsvorrichtung;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem in ein Gasgestänge eines Fahrzeuges eingefügten pneumatischen Rückstellzylinder;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung aus Fig. 2; und

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl- Begrenzungsverfahrens.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile wie in Fig. 1. Im folgenden wird das grundlegende Prinzip der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 2 erklärt.

In Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 3 eine Einstelleinrichtung, ein Bezugszeichen 6 eine Verstelleinrichtung und ein Bezugszeichen 1 einen Fahrzeugmotor, bzw. dessen Einspritzpumpe, Vergaser oder dergleichen. Eine Geschwindigkeits-Drehzahl- Vorgabeeinrichtung 2 gibt ein aus einem maximal zulässigen Geschwindigkeitssignal v_max und einem maximal zulässigen Drehzahlsignal n_max bestehendes Signal v_max; n_max an die Steuereinrichtung 7 ab. Außerdem wird der Steuereinrichtung 7 über einen Drehzahlmesser ein Drehzahlsignal n und über einen Geschwindigkeitsmesser 4 ein Geschwindigkeitssignal v zugeführt. Durch Verarbeitung dieser Eingangssignale gibt die Steuereinrichtung 7 ein entsprechendes Steuersignal S_p an die Verstelleinrichtung 6 ab, die mittels eines Betriebsparameter-Änderungssignals S_Bä mindestens einen Betriebsparameter des Motors zur Begrenzung der Drehzahl bzw. der Geschwindigkeit ändert. Im Gegensatz zu Fig. 1a ermittelt also die Steuereinrichtung 7 ein Steuersignal S_p aus Geschwindigkeits- und Drehzahl-Vorgabesignalen v_max bzw. n_max und aus den gegenwärtigen Geschwindigkeits- und Drehzahlsignalen v bzw. n. Die Steuereinrichtung 7 führt einen fortwährenden Vergleich dieser Werte durch, und zeichnet Geschwindigkeits- und/oder Drehzahlüberschreitungen, insbesondere deren Anzahl und Dauer auf.

Das Betriebsparameter-Änderungssignal S_Bä kann zum Beispiel als geänderten Betriebsparameter des Motors die Drosselklappenöffnung des Vergasers oder die Kraftstoffzuführungsmenge oder direkt die Parameter einer Einspritzpumpe ändern. Jedoch kann es sich bei dem Motor auch um einen elektrischen Motor handeln, wobei der zu ändernde Betriebsparameter die an den Motor zugeführte Energiemenge ist. Die Einstelleinrichtung 3 kann entweder aus einem mechanischen oder einem elektronischen Gaspedal (z. B. im einfachsten Fall aus einem Potentiometer) zur Einstellung von mindestens einem gewünschten Betriebsparameters des Motors mittels des Betriebsparameter-Einstellungssignals S_Be sein.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Prinzip der Erfindung auf einen herkömmlichen Fahrzeugmotor mit einem mechanischen Gasgestänge 9 angewendet ist. Insbesondere, wie in Fig. 3 gezeigt, besteht die Einstelleinrichtung 3 aus einem mechanischen Gaspedal, und der Betriebsparameter des Motors (beziehungsweise des Vergasers oder der Einspritzpumpe) wird mittels eines in das Gasgestänge eingefügten pneumatischen Rückstellzylinders beeinflußt. Der pneumatische Rückstellzylinder 6 empfängt ein pneumatisches Steuersignal S_p von der Steuereinrichtung 7, die die jeweiligen Geschwindigkeits- und Drehzahlvorgabesignale v_max bzw. n_max von der Vorgabeeinrichtung 2 und die Ist-Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignale n bzw. v von standardmäßig in dem Fahrzeug eingebauten Geschwindigkeits bzw. Drehzahlmesser 4 bzw. 5 erhält. Der pneumatische Rückstellzylinder 6 mit Federrückstellung, wie in Fig. 3 angedeutet, ist so in das Gasgestänge 9 eingebaut, daß der Rückstellzylinder in seinem drucklosem Zustand ausgefahren ist. Dadurch verringert sich der mit dem Gaspedal 3 einstellbare Verstellbereich des Motorbetriebs-Parameters (und somit beispielsweise der Einstellparameter der Einspritzpumpe). Bei zugeführter Druckluft mittels des Druckluftsteuersignals S_p verkürzt sich der Rückstellzylinder 6 so weit, daß mit der ursprünglichen Übertragungscharakteristik des Gasgestänges 9 die volle Motorleistung zur Verfügung steht.

Wie noch genauer ausgeführt wird, sind in der Steuereinrichtung 7 elektronische, elektrische und pneumatische Bauelemente so zusammengefaßt, daß die Druckluft für den Rückstellzylinder so zugeführt wird, daß durch Verminderung des Stellbereichs an der Einspritzpumpe 1 eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl erreicht wird.

Eine in der Steuereinrichtung 7 eingebaute Auswerteeinrichtung 15, wie in Fig. 4 gezeigt, schaltet bei Überschreiten der Höchstgeschwindigkeit oder Höchstdrehzahl über einen pneumatischen Wandler 16 den Rückstellzylinder 6 im Gasgestänge 9 drucklos (Rückstellzylinder ausgefahren). Bei Unterschreiten der Höchstgeschwindigkeit bzw. Höchstdrehzahl wird der Rückstellzylinder eingeschaltet (Zylinder eingefahren). Die Drehzahlbegrenzung wird erst dann wirksam, wenn die Drehzahl länger als 15 Sekunden überschritten wird.

Bei Unterschreiten der Grenzdrehzahl ist somit die volle Motorleistung ohne Verzug wieder verfügbar. Durch diese Maßnahme ist im dynamischen Fahrbetrieb (z. B. Bergfahrten oder Schalten der Gänge) die volle Motorleistung kurzzeitig vorhanden.

Es soll insbesondere auch auf das Ausfallverhalten der Steuereinrichtung 7 und der Verstelleinrichtung 6 aus Fig. 3 in Zusammenhang mit der Steuereinrichtung 7 aus Fig. 4 hingewiesen werden. Ein Ausfall oder eine Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung oder der Druckluftversorgung führt die Anlage in einen sogenannten abgeregelten Zustand, bei dem eine Geschwindigkeitsbegrenzung ausgeführt wird, nachdem der pneumatische Rückstellzylinder 6 sich in einem drucklosen Zustand befindet. In diesem Zustand werden Störungen dem Fahrzeugführer durch eine rote Geschwindigkeitswarnlampe angezeigt, wenn die Grenzgeschwindigkeit um einen bestimmten Betrag überschritten wird. Somit ist auch ein Blockieren der Gemischzufuhr, d. h. der Kraftstoffzufuhr unmöglich, so daß die Steuereinrichtung 7 sicherheitstechnisch von besonderem Nutzen ist. Auch bei Manipulation des Verstellzylinders oder bei Ausfall des Druckluftsystems zeichnet die Steuereinrichtung Anzahl und Dauer von Überschreitungen der Drehzahl und Geschwindigkeit, wobei durch Auswertung dieser aufgezeichneten Daten eine Manipulation festgestellt werden kann. So kann auch im Fehlerfall, sei es durch Versagen des in der Steuereinrichtung 7 enthaltenen Wandlers 16, Ausfall der Pneumatik, Ausfall der Steuerungseinrichtung 7 oder Kontaktprobleme sowie bei EMV-Einflüssen das System nur zwei unkritische Zustände annehmen:

a) wirksam = keine Veränderung für den Fahrer, wobei das System keine Begrenzung mehr ausführen kann. Solange kein Fehler in der Auswertelektronik besteht, wird dennoch die Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitung aufgezeichnet.
b) unwirksam = Fahrzeug wird langsam verzögert, so als ob eine Überschreitung von Geschwindigkeit bzw. Drehzahl vorliegt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzern, sind in dem erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl begrenzungsvorrichtung Geschwindigkeitserhöhung oder -abfall sowie ein Blockieren der Geschwindigkeit vermeidbar, da die Steuerelemente undefiniert ausfallen können. Das ergibt sich daraus, daß Halbleiterelemente bei Defekt keinen definierten Zustand annehmen. Auch Störungen durch EMV-Einflüsse sind im allgemeinen nur mit großen Aufwand sicher zu unterdrücken. Obwohl bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein hoher Aufwand für die Störsicherheit geleistet wurde (z. B. durch optogalvanische Trennung, galvanisch getrennte Spannung für den MC-Steuerteil, Netzsiebung, Kurzschlußfestigkeit des Ausgangs mit thermischer Überwachung), ist die Vorrichtung bei höherer Leistung außerdem kostengünstiger als bisher bekannte Geschwindigkeitsbegrenzer.

In Fig. 3 ist die Einstelleinrichtung 3 ein mechanisches Gaspedal und die Verstelleinrichtung 6 ein pneumatischer Rückstellzylinder der in ein Gasgestänge 9 des Motors 1 zur Beeinflussung einer Einspritzpumpe eingefügt ist. Die Verstelleinrichtung 6 wird mittels Druckluft (über das Druckluftstellsignal S_p) gesteuert. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für den Einbau in Lastkraftwagen und schweren Nutzfahrzeugen, die ein derartiges Gasgestänge verwenden.

Jedoch ist das Prinzip der Erfindung, wie in Fig. 2 gezeigt, auch auf ein Fahrzeug ohne Gasgestänge anwendbar. Wird die vorliegende Erfindung zum Beispiel in einen Gelenkbus (Stadtbus) eingebaut, handelt es sich bei der Einstelleinrichtung 3 um ein elektronisches Gaspedal und bei der Verstelleinrichtung 6 um eine elektronische Einrichtung, die ein elektrisches Steuersignal S_op mit einem elektrischen Betriebsparameter-Einstellsignal S_Be verarbeitet und ein elektrisches Betriebsparameter-Änderungs-Stellsignal S_Bä zur Änderung der Motorbetriebsparameter erzeugt. Somit entfällt jeglicher Eingriff in das Druckluftsystem des Fahrzeuges, und die bisher bekannten Probleme, wie zum Beispiel Manipulation am Gaspedal und Festbinden des Rückstellzylinders sind somit absolut ausgeschlossen. Selbstverständlich sind auch Kombinationen von einem elektronischen Gaspedal mit einer pneumatischen Verstelleinrichtung unter Verwendung von zusätzlichen elektrisch/pneumatischen Wandlern möglich, so daß die Erfindung nicht auf eine ausschließlich elektronische oder pneumatische Ausführungsform beschränkt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Steuereinrichtung 7 umfaßt erste und zweite Trenneingänge 12, 13 zum rückwirkungsfreien Empfang eines Geschwindigkeitssignals v von einem Geschwindigkeitsmesser 4 bzw. eines Drehzahlsignals n eines Drehzahlmessers 5 zur Abgabe von jeweiligen entsprechenden elektrischen Geschwindigkeits- bzw. Drehzahldatensignalen v_e bzw. n_e. Außerdem ist, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Empfangseinrichtung 14 zum Empfang von Vorgabesignalen v_max, n_max der Geschwindigkeit und Drehzahl und zur Abgabe von entsprechenden elektrischen Vorgabe- und Datensignalen ve_max, ne_max vorgesehen. Die Empfangseinrichtung 14 empfängt die Vorgabesignale entweder von einer Sendeeinrichtung 2-1 (in Form eines Infrarotsenders), die die Vorgabesignale sendet oder von Tastern die in der Steuereinrichtung vorgesehen werden können. Die Steuereinrichtung 7 umfaßt außerdem eine Auswerteeinrichtung 15 zur Verarbeitung der Eingangsdatensignale v_e, n_e und der Vorgabedatensignale ve_max, ne_max zur Bestimmung von Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitungsdauer und -anzahl und zur Abgabe eines entsprechenden elektrischen Stellsignals S_e an einen Wandler 16 zur Umwandlung des elektrischen Stellsignals S_e in das Steuersignal S_p zur Abgabe an die Verstelleinrichtung 6. Außerdem ist die Auswerteeinrichtung 15 mit einer Anzeigeeinrichtung 17 zur Anzeige der Vorgabesignale, der Anzahl und der Dauer der erfaßten Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitungen verbunden. Über die Sendeeinrichtung oder über die an der Steuereinrichtung angebrachten Tasten können diese Werte zur Anzeige gebracht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der ersten und zweiten Trenneingänge 12, 13 umfaßt Optokopplereingänge zum rückwirkungsfreien Einkoppeln der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignale der Steuereinrichtung. Wenn es sich bei der Verstelleinrichtung um einen in ein Gasgestänge eingefügten pneumatischen Rückstellzylinder handelt, besteht der Wandler 16 vorzugsweise aus einem Magnetventil, mit einem ersten Eingang 19 zum Empfang eines konstanten Drucks, eines zweiten Eingangs 20 zum elektrischen Stellsignal und einem Ausgang zur Abgabe eines pneumatischen Steuersignals S_p an eine pneumatische Verstelleinrichtung (Rückstellzylinder). In einer vollelektronischen Ausführungsform kann der Wandler 16 jedoch auch ein elektrischer Wandler sein, der ein elektrisches Steuersignal S_p an eine elektrische oder elektronische Verstelleinrichtung 6 abgibt. Vorzugsweise wird ein elektrischer Wandler in Kombination mit einem elektronischen Gaspedal und einer elektronischen Verstelleinrichtung verwendet, so daß ein elektrisches Ausgangssignal als Betriebsparameter-Änderungssignal S_Bä erzeugt wird. Wie oben beschrieben, kann dieses Betriebsparameter-Änderungssignal die Drosselklappenöffnung oder die elektronische Einspritzpumpe direkt beeinflussen.

Fig. 4 zeigt außerdem eine bevorzugte Ausführungsform der Auswerteeinrichtung 15, die ein RAM 15-1 zur Speicherung von variablen Daten, beispielsweise Betriebsparameter, wie Überschreitungsdauer und Anzahl der Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitungen und der Vorgabedatensignale enthält. Außerdem umfaßt die Auswerteeinrichtung 15 einen Akkumulator zur Spannungsversorgung des RAM 15-1 bei Ausfall einer Versorgungsspannung. Ein EPROM speichert ein Betriebsprogramm für eine Zentralrecheneinheit CPU 15-4. Die Zentraleinheit 15-4 führt den Vergleich der Eingangsdatensignale v_e, n_e mit den im RAM 15-1 gespeicherten Vorgabedatensignalen ve_max, ne_max entsprechend des im EPROM gespeicherten Betriebsprogramms durch. Die Zentraleinheit CPU 15-4 gibt außerdem das elektrische Stellsignal S_e an den Wandler 16 und die ermittelten Geschwindigkeitsüberschreitungsanzahl- und Dauer an das RAM 15-1 zur Speicherung ab.

Die Zentraleinheit CPU 15-4 wertet somit zwei Signale unabhängig aus, führt einen Plausibilitätstest durch und speichert die Überschreitungen der vorgegebenen Grenzwerte in einem Speicher RAM 15-1. Gespeichert werden somit die Überschreitungsdauer und die Anzahl der Überschreitungen. In Abhängigkeit von der Überschreitung steuert die Zentraleinheit 15-4 mittels des Wandlers 16 die Verstelleinrichtung 6 zur Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbegrenzung an. Mittels der Sendeeinrichtung 2-1 oder mittels in der Steuereinrichtung vorsehbare Tasten kann der Speicherinhalt, nämlich die Überschreitungsanzahl und Dauer abgelesen werden.

Somit sind über die Sendeeinrichtung 2-1 vier Funktionen aus dem RAM 15-1 auf der Anzeigeeinrichtung 17 abrufbar.

1. Die Summe der Überschreitungszeit der Geschwindigkeit.
2. Die Anzahl der Überschreitungen für Geschwindigkeit und Drehzahl.
3. Die Summe der Drehzahlüberschreitungszeit.
4. Das Rücksetzen der Meßwerte.

Die Empfangseinrichtung 14 in der Steuereinrichtung 7 für die von außen abzufragenden und auf der Anzeigeeinrichtung 17 anzuzeigenden Meßwerte besteht in vorteilhafter Weise aus einer Photodiode in einem nachgeschalteten PCM-Empfänger. Diese Anordnung macht Tastenkontakte in der im Fahrzeug eingebauten Steuereinrichtung 7 überflüssig und ist zum einen störsicher, zum anderen extrem manipulationssicher. Durch die Verwendung eines speziell kodierten Senders in der Sendeeinrichtung 2-1 ist ein Aufruf der gewünschten Funktion manipulationssicher möglich.

Im folgenden wird das Verfahren zum Begrenzen der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und der Drehzahl des Fahrzeugmotors unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Fig. 5 zeigt ein kombiniertes Blockschaltbild/Ablaufdiagramm des Verfahrens und der Vorrichtung zum Geschwindigkeits- und/oder Drehzahlbegrenzen in einem Fahrzeug.

In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Busleitung, die die einzelnen Teile der Auswerteeinrichtung 15, bzw. der Steuereinrichtung 7 wie oben beschrieben untereinander verbindet. Wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, enthält die Zentralrechnereinheit 15-4 im wesentlichen einen Steuerblock, einen Checksummen-Watchdog-Block, einen Fehlerspannungs-Überwachungsblock und einen Funktionsblock zum Ausführen von Vergleichs- und arithmetischen Operationen. Der Steuerausgang in 15-4 gibt das Stellsignal S_e an den Wandler 16 ab. Außerdem zeigt Fig. 5 die schon aus Fig. 4 bekannte Anzeigeeinrichtung 17, die ein Softwaremodul zur Anzeigesteuerung enthält. Der Block Eingang-Funktionstaste 21 stellt entweder die oben schon beschriebenen Funktionstasten in der Steuereinrichtung 7 oder die Empfangseinrichtung 14 dar. Die Speicher für eine Geschwindigkeitsmesser-Konstante, den Geschwindigkeitsmaximalwert und den Drehzahlmaximalwert, sowie für die Anzahl der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitungen (Zähler 18-1; 19-1) und die Dauer (Uhr 18-2, 19-2) sind Teil des RAMs 15-4. Die Verzögerungszeit von ca. 15 Sekunden wird in dem Betriebsprogramm der Zentralrechnereinheit CPU 15-4 voreingestellt. Die Eingänge 12 und 13 für Geschwindigkeits bzw. Drehzahlsignale v_e; n_e entsprechen den Eingängen 12 und 13 aus Fig. 4.

Nun wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Geschwindigkeits-Drehzahl unabhängig von der Tatsache beschrieben, ob es sich bei der Verstelleinrichtung und der Einstelleinrichtung um ein pneumatisches, elektrisches oder ein pneumatisch/elektrisches System handelt.

Nach dem Einschalten der Steuereinrichtung 7 erscheint zunächst auf der Anzeigeeinrichtung 17 für einige Sekunden die Geschwindigkeitsmesser-Konstante. Dann werden über einen speziellen Programmiermodus an der Sendeeinrichtung 21 (oder mittels Funktionstasten in der Steuereinrichtung 7) die maximal zulässigen Geschwindigkeits- und Drehzahlwerte v_max; n_max vorgegeben. Diese werden bei der Programmierung auf der Anzeigeeinrichtung 17 angezeigt. Danach wird die Steuereinrichtung 7 über die Sendeeinrichtung aus dem Programmiermodus genommen und in ihren Betriebszustand eingestellt. Beim Starten des Fahrzeugmotors gibt die Steuereinrichtung 7 ein Stellsignal S_p an die Verstelleinrichtung 6 ab (zum Beispiel ein Drucksignal) um die Verstelleinrichtung 6 (beispielsweise einen pneumatischen Rückstellzylinder) aus dem Normalzustand, bei der die Verstelleinrichtung 6 eine Geschwindigkeitsbegrenzung ausführt, zu bringen. Mit diesem Druckluftsignal verkürzt sich der Rückstellzylinder so weit, daß mit der ursprünglichen Übertragungscharakteristik des Gestänges 9 die volle Motorleistung zur Verfügung steht. Wie oben beschrieben, gibt die Steuereinrichtung 7 ein aktives Drucksignal an die Verstelleinrichtung 6 für den Normalbetrieb abgeben, während im drucklosen Zustand eine Geschwindigkeitsbegrenzung sicher ausgeführt wird.

Beim Betreiben des Fahrzeuges stellt der Fahrer mittels der Einstelleinrichtung 3, beispielsweise mittels eines mechanischen oder elektronischen Gaspedal, den oder die Betriebsparameter des Motors, beispielsweise eine gewünschte Drosselklappenstellung ein und die Steuereinrichtung 7 erfaßt eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit v und eine Ist-Motordrehzahl n. Dabei wird in den Blöcken 22 und 23 in Fig. 5 fortlaufend die erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der zulässigen Geschwindigkeit v_max und die erfaßten Drehzahl n mit der zulässigen Drehzahl n_max verglichen, wobei die jeweiligen zulässigen Geschwindigkeits- und Drehzahlwerte im Speicher RAM 15-1 abgelegt sind.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird bei einem Überschreiten der zulässigen maximalen Geschwindigkeit v_max ein Geschwindigkeits-Überschreitungszähler 18-1 inkrementiert und die Geschwindigkeitsüberschreitungsdauer mittels einer Geschwindigkeitsüberschreitungsdaueruhr 18-2 erfaßt. Die Werte von Anzahl und Dauer werden wiederum in dem RAM 15-1 abgelegt. Bei einem erneuten Überschreiten der zulässigen maximalen Geschwindigkeit wird wiederum der Geschwindigkeitsüberschreitungszähler 18-1 inkrementiert und die neue Geschwindigkeitsüberschreitungsdauer zu der alten Dauer addiert. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Begrenzungsverfahrens kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Überschreitungsdauer für jede Geschwindigkeitsüberschreitung getrennt gespeichert und abgerufen werden kann.

Wie in Fig. 5 gezeigt wird bei einem Überschreiten der zulässigen maximalen Drehzahl n_max zunächst eine Verzögerungszeit T_max von beispielsweise 15 Sekunden gesetzt und ein Überschreiten der Drehzahl für diese Zeitdauer T_max zugelassen.

Obwohl für schwere Nutzfahrzeuge mit mehreren 100 PS beispielsweise eine Drehzahl 1850 U/m zur ökonomischen Fahrweise begrenzt werden sollte, wird dadurch beispielsweise bei Bergfahrten oder bei einem schnellen Beschleunigen eine kurzzeitige Überschreitung der Höchstdrehzahl zugelassen. Bei einem Überschreiten der Drehzahl n länger als die gesetzte Verzögerungszeit T_max, wird ein Drehzahl-Überschreitungsanzahlzähler 19-1 inkrementiert und die Drehzahl-Überschreitungsdauer wird in einer Drehzahlüberschreitungsdaueruhr 19-2 erfaßt. Wie bei der Geschwindigkeitsüberschreitung wird auch bei einer erneuten Drehzahlüberschreitung der Drehzahlüberschreitungszähler inkrementiert und die neue Drehzahlüberschreitungsdauer zu der alten Drehzahlüberschreitungsdauer im RAM 15-4 addiert. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Drehzahlbegrenzungsverfahrens kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Drehzahlüberschreitungsdauer pro Drehzahlüberschreitung getrennt gespeichert wird.

In beiden Fällen, Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitung, die in unter Umständen auch gleichzeitig auftreten können, wird nach dem Inkrementieren der jeweiligen Überschreitungszähler 18-1 bzw. 19-1 und Erfassung der Überschreitungsdauer über den Steuerausgang das elektrische Stellsignal S_e an den Wandler 16 abgegeben, der mittels der Verstelleinrichtung 6 mindestens einen Betriebsparameter des Motors 1 ändert, um die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Drehzahl zu begrenzen.

Somit wird also in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Geschwindigkeits- und Drehzahlbegrenzung und gleichzeitig deren Erfassung bzw. Überwachung durchgeführt. So wird einerseits die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt und andererseits die Motordrehzahl auf eine maximale Drehzahl begrenzt wird. Über die Drehzahlbegrenzung wird im wesentlichen eine wirtschaftliche Fahrweise zur Kraftstoffeinsparung und über die Geschwindigkeitsbegrenzung eine Vermeidung von schweren Unfällen oder erhöhte Reifenabnutzung und dergleichen erreicht.

Wie oben ausgeführt, wird in dem erfindungsgemäßen Geschwindigkeits- und Drehzahlbegrenzungsverfahren und Vorrichtung außer der aktiven Begrenzung der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl auch eine Speicherung der Überschreitungsanzahl und Dauer für Geschwindigkeit und Drehzahl durchgeführt.

Diese Werte sind mittels der Sendeeinrichtung 2-1 oder über Funktionstasten an der Steuereinrichtung 7 auf der Anzeigeeinrichtung 17 nach Fahrtende abrufbar, so daß trotz der aktiven Begrenzung der Geschwindigkeit und Drehzahl dennoch der Versuch der Geschwindigkeitsüberschreitung bzw. Drehzahlüberschreitung des Fahrers festgestellt werden kann.

Bei Ausfall des Verstellmechanismus, beispielsweise bei Ausfall des Druckluftsystems bei Verwendung eines pneumatischen Rückstellzylinders als Verstelleinrichtung 6, wird die Begrenzungsvorrichtung in einen sicheren Zustand gefahren, bei der eine Geschwindigkeitsbegrenzung über die Verstelleinrichtung sicher ausgeführt wird. Gleichzeitig wird zumindest Überschreitungsanzahl und Dauer von Geschwindigkeit- und Drehzahlüberschreitungen erfaßt.

Die erfindungsgemäße Begrenzungsvorrichtung ist außerdem manipulationssicher, nachdem durch die Abfrage von Überschreitungsanzahl und Dauer auch eine Manipulation an der Verstelleinrichtung, beispielsweise eine Überbrückung der Ein- und Ausgangsstangen eines pneumatischen Stellzylinders festgestellt werden kann. So wird beispielsweise bei einer derartigen Manipulation die akkumulierte Überschreitungsdauer der Geschwindigkeit einen hohen Wert annehmen, wohingegen die Geschwindigkeitsüberschreitungsanzahl klein sein wird. Entsprechendes gilt für die Überschreitung des maximalen Drehzahlwertes. Diese vollelektronische, ausfallsichere und manipulationssichere Begrenzungsvorrichtung besitzt somit wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Begrenzungsvorrichtungen und Fahrtschreibern, die wie oben ausführlich diskutiert, einerseits lediglich die Überschreitung der Geschwindigkeit erfassen und andererseits leicht manipulierbar sind.

Lediglich die Auswertung der Überschreitungsdauer und Anzahl stellt schon ein Maß für das Fahrverhalten des Fahrers dar. Jedoch ist es selbstverständlich, daß über die Zentraleinheit CPU 15-4 weitere Verarbeitungen dieser ermittelten Werte vorgenommen werden können um weitere Einzelheiten über den Betrieb des Fahrzeuges zu ermitteln. Zum Beispiel ist es durchaus vorstellbar Korrelationen mit dem erfaßten Kraftstoffverbrauch, Abnutzung der Bremsbeläge und Reifen, dem Motorverschleiß oder dergleichen durchzuführen. Außerdem ist selbstverständlich, daß nicht nur ein Motorbetriebsparameter gesteuert werden kann, sondern gleichzeitig eine Vielzahl von Parametern, z. B. Luftzufuhr und Kraftstoff-Einspritzung des Motors. Es auch möglich die erfindungsgemäße Begrenzungsvorrichtung auf andere Arten von Fahrzeugen anzuwenden, zum Beispiel auf Bootsmotoren oder sogar Flugzeugmotoren.

Die Erfindung stellt somit ganz allgemein eine wesentliche Verbesserung von herkömmlichen Geschwindigkeitsbegrenzern dar, unter dem besondern Augenmerk einer optimalen Erfassung bzw. Steuerung von Motorbetriebsparametern insbesondere zur Vermeidung von Unfällen und zur Erreichung eines wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Fahrverhaltens.

Claims

1. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge, zur Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und der Drehzahl (n) des Fahrzeugmotors (1) durch Änderung von mindestens einem Betriebsparameter des Motors (1), mit

a) einer Vorgabeeinrichtung (2) zur Vorgabe von maximal zulässigen Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlwerten (v_max n_max);
b) einer Einstelleinrichtung (3) zur Einstellung des mindestens einen Betriebsparameters des Motors (1);
b) einem Fahrzeug-Geschwindigkeitsmesser (4);
c) einem Motor-Drehzahlmesser (5);
d) einer steuerbaren Verstelleinrichtung (6) zur Änderung des mindestens einen eingestellten Betriebsparameters des Motors (1); und
e) einer Steuereinrichtung (7) zur Steuerung der Verstelleinrichtung (6) in Abhängigkeit von den vorgegebenen Geschwindigkeits- und Drehzahlwerten (915; n_max) und von der gemessenen Geschwindigkeit (v) und der gemessenen Motordrehzahl (n), und zur Aufzeichnung der Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitungen.

2. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (3) ein mechanisches Gaspedal (8) ist.

3. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (3) ein elektronisches Gaspedal ist.

4. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (6) zur Beeinflussung eines Gasgestängeweges in ein Gasgestänge (9) des Motors (1) eingefügt ist.

5. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) ein Verbrennungsmotor ist.

6. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgestänge (9) mit einem Vergaser (10) des Motors (1) verbunden ist, und der geänderte Betriebsparameter die Drosselklappenöffnung des Vergasers ist.

7. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgestänge (9) mit einer Einspritzpumpe (11) des Motors (1) verbunden ist, und die geänderten Betriebsparameter des Motors (1) die Kraftstoff-Zuführungsmenge und/oder die Drosselklappenöffnung des Vergasers (10) sind.

8. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) ein elektrischer Motor ist.

9. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgestänge (9) mit einer Einrichtung zur Änderung einer an den Motor (1) zugeführten Energiemenge verbunden ist, und der geänderte Betriebsparameter des Motors (1) die Energiezuführungsmenge ist.

10. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (6) ein pneumatischer Feder-Rückstellzylinder mit einem Druckluftanschluß ist.

11. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (6) eine elektromagnetische Verstelleinrichtung ist.

12. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Einrichtung (7) umfaßt:

a) einen ersten Trenneingang (12) zum rückwirkungsfreien Empfang eines Geschwindigkeitssignals (v) von dem Geschwindigkeitsmesser und zur Abgabe eines entsprechenden elektrischen Geschwindigkeits- Datensignals (v_e);
b) einen zweiten Trenneingang (13) zum rückwirkungsfreien Empfang eines Drehzahlsignals (n) von dem Drehzahlmesser und zur Abgabe eines entsprechenden elektrischen Drehzahl-Datensignals (n_e);
c) eine Empfangs-Einrichtung (14) zum Empfang von Vorgabesignalen (v_max, n_max) der Geschwindigkeit und der Drehzahl und zur Abgabe von entsprechenden elektrischen Vorgabe-Datensignalen (ve_max, ne_max);
d) eine Auswerte-Einrichtung (15), zur Verarbeitung der Eingangs-Datensignale (v_e, n_e) und der Vorgabe-Datensignale (ve_max, ne_max) zur Bestimmung von Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlüberschreitungs- Dauer (18-2; 19-2) und Anzahl (18-1; 19-1), und zur Abgabe eines entsprechenden elektrischen Stellsignals (S_e);
e) einen Wandler (16) zur Umwandlung des elektrischen Stellsignals (S_e) in ein Steuersignal (S_p) zur Abgabe an die Verstell-Einrichtung (6); und
f) eine mit der Auswerte-Einrichtung (15) verbundene Anzeigeeinrichtung (17) zur Anzeige der Vorgabesignale (ve_max, ne_max), der Anzahl (18-1; 19-1) und Dauer (18-2; 19-2) der erfaßten Geschwindigkeits- und Drehzahlüberschreitungen.

13. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Trenneingang (12, 13) Optokoppler-Eingänge sind.

14. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (16) ein Magnetventil (18) umfaßt, mit einem ersten Eingang (19) zum Empfang eines konstanten Druck (p_c), einem zweiten Eingang (20) zum Empfang des elektrischen Stellsignals (S_e) und einem Ausgang (21) zu Abgabe des Steuersignals (S_p) an die Verstell-Einrichtung (6).

15. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (S_p) ein pneumatisches Drucksignal ist und die Verstelleinrichtung (6) der pneumatische Rückstellzylinder (22) nach Anspruch 10 ist.

16. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein elektrischer Wandler ist und ein elektrisches Steuersignal (S_p) abgibt.

17. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 3 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (6) eine elektronische Einrichtung enthält, die das elektrische Stellsignal (S_p) und ein von dem Gaspedal abgebenes elektrisches Einstellsignal S_Be) zur Erzeugung eines Ausgangssignals (S_Bä) verarbeitet, das den mindestens einen Betriebsparameter des Motors (1) beeinflußt.

18. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssingal (S_Bä) eine Drosselklappenöffnung beeinflußt.

19. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssingal (S_Bä) eine elektronische Einspritzpumpe beeinflußt.

20. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Auswerte-Einrichtung (15) umfaßt:

a) ein RAM (15-1) zur Speicherung von variablen Daten und der Vorgabe-Datensignale (ve_max, ne_max);
b) einen Akkumulator (15-2) zur Spannungsversorgung des RAM (15-1) bei Ausfall einer Versorgungsspannung;
c) ein EPROM (15-3) zur Speicherung eines Zentral einheit-CPU-Betriebsprogrammes;
d) eine Zentralrechner-Einheit (CPU 15-4) zum Vergleich der Eingangs-Datensignale (v_e, n_e) mit den im RAM (15-1) gespeicherten Vorgabe-Datensignale (v_max, n_max) entsprechend dem im EPROM (15-3) gespeicherten Betriebsprogramm, zur Abgabe von Datensignalen an das RAM (15-1) und zur Abgabe des elektrischen Stellsignals (S_e) an den Wandler (16).

21. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabeeinrichtung (2) eine Sendeeinrichtung (2-1) in Form eines Infrarot-Senders umfaßt, zur Übertragung der Vorgabe-Datenwerte (v_max, n_max) zur Steuereinrichtung (7) und zur Anzeige von Daten aus dem RAM (15-1) auf der Anzeigeeinrichtung (17).

22. Geschwindigkeits-Drehzahl-Begrenzungsvorrichtung nach Anspruch (21) und (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (7) eine Einrichtung enthält zum Übertragen der verarbeiteten Daten an die Sendeeinrichtung (2-1) und die Sendeeinrichtung (2-1) eine Einrichtung zur Anzeige der übertragenen Daten enthält.

23. Verfahren zum Begrenzen der Geschwindigkeit (v) eines Fahrzeuges, insbesondere eines schweren Nutzfahrzeuges, und der Drehzahl (n) eines in das Fahrzeug eingebauten Motors (1) durch Ändern von mindestens einem Betriebsparameter des Motors (1), umfassend die folgenden Schritte:

a) Vorgeben von maximal zulässigen Geschwindigkeits- und Drehzahlwerten (v_max; n_max);
b) Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters des Motors (1);
c) Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v);
d) Erfassen einer Motordrehzahl (n);
e) Fortlaufendes, gleichzeitiges Vergleichen der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) mit der zulässigen Geschwindigkeit (v_max) und der erfaßten Drehzahl (n) mit der zulässigen Drehzahl (n_max), wobei
e1) bei Überschreiten der zulässigen maximalen Geschwindigkeit (v_max):
ein Geschwindigkeits-Überschreitungszähler (18-1) inkrementiert wird und die Geschwindigkeits-Überschreitungsdauer (18-2) erfaßt wird; und
e2) bei Überschreiten der zulässigen maximalen Drehzahl (n_max):
eine Verzögerungszeit (T_max) gesetzt wird und ein Überschreiten der Drehzahl (n) für diese Zeitdauer (T_max) zugelassen wird; und bei einem Überschreiten der Drehzahl (n) länger als die gesetzte Verzögerungszeit (T_max) ein Drehzahl-Überschreitungszähler (19-1) inkrementiert wird und die Drehzahlüber schreitungsdauer (19-2) erfaßt wird, und
f) der mindestens eine Betriebsparameter des Motors (1) zur Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) bzw. Drehzahl (n) geändert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Drehzahl- und Geschwindigkeitsüber schreitungsdauer (18-2; 19-2) auf einer Anzeige (17) angezeigt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erlaubte Verzögerungszeit (T_max) für die Drehzahlüberschreitung 15 Sekunden ist.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt e1) bzw. e2) bei jeder Überschreitung der maximal zulässigen Geschwindigkeit (v_max) bzw. Drehzahl (n_max) die Überschreitungsdauer zu einer jeweiligen zuletzt erfaßten Überschreitungsdauer (18-2; 19-2) addiert und gespeichert wird.

27. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt e1) bzw. e2) die Überschreitungsdauer (18-2; 19-2) der Geschwindigkeit (v) bzw. Drehzahl (n) für jede Überschreitung getrennt gespeichert werden.

28. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der geänderte Betriebsparameter des Motors (1) eine Drosselklappenöffnung des Vergasers (10) ist.

29. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der geänderte Betriebsparameter des Motors (1) eine an den Motor (1) zugeführte Kraftstoff-Menge ist.

30. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der geänderte Betriebsparameter des Motors (1) eine an den Motor (1) zugeführte elektrische Energie-Menge ist.