DE1214103C2

DE1214103C2 - Einrichtung zum regeln der fahrgeschwindigkeit eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE1214103C2
Application number: DE1962V0022222
Authority: DE
Inventors: Günter 6000 Frankfurt; Lindner Gerhard F 6370 Oberursel Hahlganß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-03-20
Filing date: 1962-03-20
Publication date: 1978-01-12
Also published as: DE1214103B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs durch einen auf das Gaspedalgestänge oder die Drosselklappenstellung einwirkenden elektrischen Stellmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei dieser aus der US-PS 25 10 296 bekannten Einrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors wird die Istdrehzahl mittels eines von dem Motor angetriebenen Generatorgebers als Gleichspannung abgebildet und mit einer einstellbaren, der gewünschten Solldrehzahl proportionalen Spannung in einer Differenzschaltung verglichen. Das jeweilige Differenzspannungssignal wird einem Gegentaktverstärker zugeführt, dessen beide Kanäle jeweils mit einem astabilen Multivibrator beschaltet sind, von denen jeweils immer nur einer in Betrieb ist, während der andere blockiert ist. μ Jedes Muitivibratorausgangssignal, dessen Frequenz von der Größe der Abweichung der Istdrehzahl von der Solldrehzahl abhängig ist, steuert über einen Verstärker ein ihm zugeordnetes Relais, wobei über das eine Relais der Stellmotor in der einen und über das andere der Stellmotor in der anderen Drehrichtung betätigt wird. Dabei entsteht durch das Zeitverhalten der Relais eine lote Zone. Relaisschaltungen sind im Kraftfahrzeug Erschütterungen ausgesetzt und daher störanfällig. Sie verursachen außerdem unerwünschte Geräusche. Als Stellmotor wird dort ein Gleichstromnebenschlußmotor verwendet

Es ist aus der Zeitschrift »Radiotechnik«, 1952, Seite 183, eine Fernsteuereinrichtung für einen Antriebsmotor in Schiffsmodellen bekannt, bei der im Sender ein Impulse gleicher Polarität abgebender Multivibrator vorhanden ist und auf der Empfängerseite ein von den Multivibratorimpulsen gesteuertes Umschaltrelais, über das der an Betriebsspannung liegende Antriebsmotor abwechselnd umgepolt wird. Das Umschaltrelais wird hierbei zum Umsetzen von Impulsen gleicher Polarität in Impulse wechselnder Polarität benötigt

Aus der Zeitschrift »automatik«, Sept 1961, S. 354 bis 359, ist es bekannt, zur Erzielung hoher Ausgangsleistungen bei Gleichspannungsverstärkern Transistoren getaktet zu betreiben. Hierbei wird die zu verstärkende Gleichspannung zur Aussteuerung eines astabilen Multivibrators benutzt in dessen Ausgang eine Folge von Impulsen erscheint deren Impulsdauer abhängig von der Höhe der zu verstärkenden Gleichspannung ist Die Impulse gleicher Polarität werden dann einer Leistungsendstufe zugeführt, die meist als Gegentaktverstärker ausgebildet ist Die Summierung der Ausgangsströme erfolgt über zwei Wicklungen eines nachgeschalteten Gleichstromgenerators oder Transduktors.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Regelung praktisch ohne tote Zone möglich ist, wobei die Einrichtung erschütterungsunempfindlich arbeiten soll.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Einrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Wenn die vom Multivibrator gelieferten Stromimpulse für die Speisung des Stellmotors nicht ausreichen, werden sie in an sich bekannter Weise zur Steuerung von Leistungstransistoren benutzt, die die Speiseströme für den Stellmotor im gleichen Tastverhältnis impulsförmig schalten.

Durch diese kontaktfreie Speisung das Stellmotors mit impulsförmigen Strömen und den symmetrischen Aufbau der Schaltung wird eine sehr genaue Regelung der Fahrgeschwindigkeit erreicht. Da einerseits der Multivibrator mit einer relativ hohen Frequenz schwingt, andererseits durch die Impulsform des Speisestroms auch bei kleinster Regelabweichung der größere Stromimpuls voll — wenn auch nur sehr kurzzeitig — wirksam ist, ist eine tote Zone praktisch nicht vorhanden. Der Stellmotor kann den Stromimpulsen folgend langsam drehen. Der Steuerleistungsbedarf gegenüber einer Relaisschaltung ist relativ gering.

Aufbau und Wirkungsweise der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Regelvorrichtung, in

F i g. 2 das Schaltschema des Multivibrators und in

Fig. 3 Darstellungen der Impulsspannungen der Speiseströme für den Stellmotor.

In der Prinzipdarstellung nach F i g. 1 ist das Gaspedal

des Kraftfahrzeuges mit 1 bezeichnet, das über ein Gestänge 2 auf die Drosselklappe 3 einwirkt. Zur selbsttätigen Geschwindigkeitsregelung ist nun das Gaspedalgestänge durch ein Kuppelstück 4 mit dem Stellhebel 5 des Stellgerätes 6 der Regelvorrichtung verbunden. Im Stellgerät 6 sind der Stellmotor 7 mit einem Umsetzungsgetnebe über eine Kupplung 8,9 mit dem Stellhebel 5 vereinigt Im Beispiel ist eine für solche Zwecke vorzugsweise benutzte elektromagnetische Kupplung angedeutet. Mit der Achse des Stellmotors 7 ist der Kupplungsteil 8 fest verbunden, der den Elektromagneten enthält, der im Regelbetrieb erregt ist, den Kupplungsteil 9 gegen die Kraft einer nicht gezeichneten Feder anzieht und die Kupplungsmittel einrückt Mit dem Kupplungsteil 9 sind die Welle 10 und eine Scheibe 11 fest verbunden, während die Verbindung zwischen der Scheibe U und dem Steiihebel 5 federnd ausgeführt ist, wobei der mit einer Hülse 12 auf der Welle 10 drehbare Stellhebel 5 durch eine zwischen der Scheibe 11 und dem Hebel 5 vorgespannte Feder 13 gegen den Anschlag 14 auf der Scheibe 11 gehalten ist Durch diese Anordnung kann das Gaspedal 1 unter Spannen der Feder 13 für eine eventuell notwendige Beschleunigung des Fahrzeuges über den Sollwert der Geschwindigkeit hinaus betätigt werden.

In einem Bedienungsgerät 15 sind die Schaltelemente für die Erzeugung der Speiseströme für den Stellmotor und die Bedienungsmittel zusammengefaßt. Dem Bedienungsgerät sind eine von einem Generatorgeber G in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erzeugte Spannung sowie die Spannung der Fahrzeugbatterie zugeführt. Die der Istgeschwindigtceit des Fahrzeuges entsprechende Spannung des Gebers G sowie eine an einem an einer stabilisierten Spannung liegenden und mit dem Sollgeschwindigkeitseinsteller 16 verbundenen Potentiometer abgegriffene Spannung speiseil eine Vergleicherstufe 17. Zur Erzielung einer Proportionalregelung ist mit der Achse des Stellmotors der Abgriff eines Potentiometers 19 verbunden. Die in Abhängigkeit von der Stellung des Motors von diesem Potentiometer abgegriffene Spannung wird ebenfalls der Vergleicherstufe 17 zugeführt und bildet zusammen mit der vom Sollwerteinsteller IS abgegriffenen Spannung die Sollwertspannung U\. In der Vergleicherstufe 17 wird die vom Geber G gelieferte Wechselspannung in eine Gleichspannung umgeformt und nach Siebung und Glättung als Istwertspannung U₂ mit der Sollwertspannung U\ verglichen und der Vergleichswert in der Verstärkerstufe 18 verstärkt

Ein Teil der Vergleicherstufe 17 und der Verstärker 18 der Prinzipdarstellung in F i g. 1 bilden die erfindungsgemäße Schaltung zur Erzeugung der inpulsförmigen Speiseströme für den Stellmotor. Zur deutlichen Darstellung sind in F i g. 2 die an sich bekannten Mittel zur Bildung und Stabilisierung der der Ist- und der Sollgeschwindigkeit entsprechenden Vergleichsspannungen U\ und II2 weggelassen, und das Schaltbild geht von diesen Spannungen aus. Die Vergleichsspannungen U\ und Lh liegen je an der Basis zweier Transistoren Ti und Ti, deren Kollektor-Emitter-Strecken die Widerstünde der RC-Glieder (Kondensatoren Q und C₂) einer an sich bekannten Multivibratorschaltung mit den Transistoren Ti und 7i bilden. Zur Vereinfachung der Schaltung werden zur Steuerung der Transistoren T3 und T₄ des Multivibrators komplementäre Transistoren t,^r> Ti und Ti verwendet. Die Zeitdauer, in welcher sich z. B. der Transistor 7j in gesperrtem Zustand befindet, ist somit von der Aussteuerung des Transistors Ti durch die Spannung U_x abhängig. Das gleiche bewirkt die Spannung U₂ über den Transistor T₂ beim Transistor T*. Wird angenommen, daß die Kapazität der Kondensatoren C\ und C₂ und die Größe der beiden Spannungen U\ und U₂ gleich ist, dann ist auch die Sperrzeit von T₃ und Ti gleich; das Tastverhältnis des Multivibrators ist 1 :1. Besteht eine Differenz zwischen Ui und U₂. so ist die Sperrzeit der Transistoren Ti und T₂ verschieden und hat eine sinngemäße Änderung des Tastverhältnisses des Multivibrators zur Folge. Dem Multivibrator sind zur Verstärkung in an sich bekannter Weise die Leistungstransistoren Ts und Te nachgeschaltet um die für den Betrieb des Stellmotors erforderlichen Ströme schalten zu können.

Als Stellmotoren können wie im Beispiel (Fig.2) Reihenschlußmotoren mit zwei Feldwicklungen 20 und 21 für die beiden Drehrichtungen benutzt sein.

In Fig.3 sind die Spannungsverhältnisse der impulsförmigen Speiseströme für den Stellmotor in den beiden Feldwicklungen 20 und 21 dargestellt wobei jeweils die beiden impulsreihen den verschiedenen Drehrichtungen des Motors entsprechen. Der Anker des Stellmotors wird von der Summe der abwechselnden Impulsströme durchflossen und führt daher dauernd Strom. Fig.3a zeigt die Impuisspannnngen für das Tastverhältnis 1 :1 bei Spannungsgleicheit von U\ und U₂, F i g. 3b das Tastverhältnis für den Fall U, < U₂ (die Istgeschwindigkeit ist größer als die Sollgeschwindigkeit) und Fig.3c ein Beispk¹ für U\ > U₂, wenn die Istgeschwindigkeit kleiner a. ' jllwc·' ist Die Frequenz der Impulsströme w.:t ⁷·ιτ. .imendem Unterschied der Geschwindigkeit n. .. ;r, da die Sperrzeiten der Multivibratorschaltung .entsprechend verlängert werden.

Bei einem Tastverhältnis von 1 :1 (Fig.3a) sind die auf den Anker von den beiden Feldwicklungen ausgeübten Drehmomente gleich groß, und der Motor kann infolge seiner Trägheit nicht laufen. Wegen der Induktivität der Feldspulen kann der Strom in diesen seinen Höchstwert innerhalb der relativ kurzen Einschaltzeit nicht erreichen, und es fließt daher beim Tastverhältnis 1 :1 auch durch den Anker nur ein geringer Strom. Nimmt jedoch das Tastverhältnis einen anderen Wert an (F i g. 3b oder 3c), so beginnt sinngemäß der Motor zu laufen, da das von der einen Feldwicklung ausgeübte Drehmoment größer als das der anderen ist Aus den in F i g. 3b und 3c angedeuteten doppelt schraffierten Differenzflächen ist leicht zu erkennen, daß bereits bei kleinen Unterschieden der Impulsgrößen der beiden Speiseströme ein kurzzeitiger Drehimpuls auf den Motor ausgeübt wird; eine tote Zone ist praktisch nicht vorhanden, und der Motor kann in kleinen Schritten sehr langsam drehen. Auch die Verlustleistung der Leistungstransistoren T5 und T^ ist gering, da diese lediglich im Schalterbetrieb arbeiten.

Das am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnete Bedienungsgerät enthält die Bedienungsmittel der Einrichtung, die in der Prinzipdarstellung der F i g. 1 nur durch den Umschalter 22 angedeutet sind. In der Stellung Null ist die Einrichtung ausgeschaltet Bei einer Umschaltung auf die Stellung »Regeln« (R) werden die Magnetspule 23 im Kupplungsteil 8 sowie ein Selbsthaltekontakt 24 im Kupplungsteil 9 eingeschaltet, und die Kupplung wird eingerückt, sobald das Gasgestänge in die zum Erreichen der Sollgeschwindigkeit notwendige Stellung gebracht ist. Die Einrichtung regelt dann die Istgeschwindigkeit auf den durch den Einsteller 16 eingestellten Sollwert. Bei jeder Betäti-

gung der Bremse Br oder Kupplung K wird der Stromkreis der Magnetspule 23 unterbrochen, die Kupplung 8, 9 gelöst und das Gaspedal 1 unter der Einwirkung seiner eigenen Rückstellfeder in die Leerlaufstellung zurückgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs durch einen auf das * Gaspedalgestänge oder die Drosselklappenstellung einwirkenden elektrischen Stellmotor, dessen Drehzahl und Drehrichtung durch den beiden Drehrichtungen zugeordnete Stromimpulse steuerbar sind, die abhängig von einer der Regelabweichung entsprechenden Spannung mittels einer Multivibratorschaltung erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor ständig von den aufeinanderfolgenden Stromimpulsen der beiden Drehrichtungen kontaktfrei gespeist wird, deren Impulsdauer entsprechend dem Unterschied zwischen der Ist- und Soll-Geschwindigkeit verschieden groß und-bei einer Änderung des Geschwindigkeitsunterschiedes im gleichen Sinne veränderbar ist, daß diese Stromimpulse von einem einzigen von den Vergleichsspannungen (U\ und Lh) gesteuerten Multivibrator (Tz, T₄) erzeugt werden, daß in den RC-Gliedem des Multivibrators an Stelle der üblichen Widerstände die Kollektor-Emitter-Strekke je eines Transistors (T₁ und T₂) geschaltet ist und diese Transistoren von den Vergleichsspannungen (U\ und LZ₂) ausgesteuert sind, so daß bei Spannungsgleichheit eine symmetrische und bei Ungleichheit eine im Verhältnis der Vergleichsspannungen unsymmetrische Tastung des Multivibrators (Ty, Ti) bewirkt wird, und daß die Ausgänge des Multivibrators (Th T4) mit dem Anker eines Reihenschlußmotors (7) über je eine Feldwicklung (20, 21) mit zueinander entgegengesetzter Magnetisierungswirkung verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuertransistoren (Tt und Tt) für den Multivibrator komplementäre Transistoren verwendet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Multivibrator Leistungstransistoren (Ts und 7i) zum Schalten der impulsförmigen Speiseströme für den Stellmotor gesteuert werden.

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