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Vorrichtunazur Geschwindigkeitsbegrenzung von
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qasPedalse-steuertenF ahrzeucten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Geschwindigkeitsbegrenzung von gaspedalgesteuerten Fahrzeugen mit einem Gaspedalanschlag,
der in Richtung des Gaspedalhubes vermittels eines Stellmotors bewegbar ist und
der über ein elastisch dehnbares Verbindungsglied eine Rückholkraft auf das niedergetretene
Gaspedal ausübt, wenn eine eingestellte Höchstgeschwindigkeit überschritten wird.
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Bei Vorrichtungen dieses Typs kann das Steuersignal für den Stellmotor
entweder direkt von Hand oder durch eine elektrische Zweipunktregelung erzeugt werden.
Das
elastisch dehnbare Verbindungsglied, das zwischen dem Stellmotor
und dem Gaspedalanschlag angeordnet ist, ermöglicht es, daß der Fahrer durch verstärktes
Niedertreten und entsprechendes Dehnen des Verbindungsgliedes die jeweils eingestellte
lIochstgeschwindigkeit überschreiten kann, ohne manuell die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung
neu einstellen zu müssen.
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Die bekannten Vorrichtungen dieses Typs, die mit einer Zweipunktregelung
zwischen einem manuell eingestellten Sollwert und einem durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
gegebenen Istwert arbeiten, haben sich jedoch in praxi nicht durchsetzen können,
da sie eine starke Wendelung der Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich der eingestell
ten Höchstgeschwindigkeit verursachen. Dies erklärt sich aus der Funktionsweise
der bekannten Vorrichtungen. Befindet sich das Fahrzeug unterhalb der eingcstellten
Höchstgeschwindigkeit, dann liegt der Gaspe dalanschlag in seiner voll zurückgefahrenen
Ruheposi tion und behindert die Gaspedalbewegungendes Fahrers nicht. Erst bei Überschreiten
der eingestellten Höchstgeschwindigkeit wird der Gaspedal anschlag vermittels des
Stellmotors bewegt und zieht das Gaspedal gegen die Fußkraft des Fahrers vollständig
zurück, und zwar so lange, bis die zulässige Höchstgeschwindigkeit wieder unterschritten
wird. Dieses ständige Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeuges im Bereich der
eingestellten Höchstgeschwindigkeit beeinträchtigt den Fahrkomfort erheblich und
bedingt einen erhöhten Kraftstoffverbrauch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung des vorgenannten
Typs zu schaffen, die die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung
des
Fahrkomforts oder des Kraftstoffverbrauchs mit geringen Toleranzen auf der eingestellten
Höchstgeschwindigkeit hält.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen iJegmeßgeber,
vermittels dem die jeweilige tatsächliche Position des Gaspedalanschlages oder bei
elastisch gedchntem Verbindungsglied die fiktiv bei ungedehntem Verbindungsglied
als gegeben anzunehmende Position des Gaspedal anschlages feststellbar ist, wobei
das Ausgangssignal des iÇcgmeßgebers auf einen Regelkreis geschaltet ist, dessen
Sollwert durch die eingestellte Höchstgeschwindigkeit und dessen Istwert durch die
tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit gegeben ist. Der Regelkreis besitzt vorzugsweise
einen P-Regler. Der Istwert wird zweckmäßig vermittels eines Tachogenerators von
der Tachometerwelle abgenommen.
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Der viegmeßgeber ist vorzugsweise mit dem Stelltrieb des Stellmotors
zum Bewegten des Gaspedal anschlages verbunden. An dieser Stelle zeigt cr stets
die im Sinnc der vorstehenden Lehre zum technischen Handeln richtige Position des
Gaspedal anschlages an. Durch die Rückmcldung dicser jeweiligen Position auf den
regler und mit den vorhandenen Informationen des manuell eingestellten sollwertes
und der abgegriffenen 1st-Geschwindigkeit ist cs für den Fachmann möglich, einen
Regelkreis aufzubauen, der z.B. ein proportionales Regelverhalten besitzt.
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Das Fahrverhalten im Bereich der eingestellten Böchstgeschwindigkeit
wird durch diese verbesserte Vorrichtung optimiert. BcimÜberschreiten der Höchstgeschwindigkeit
wird das Fahrzeug nicht mehr abrupt durch vollständiges
Zurückzichen
des Gaspedals abgebremst, sondern es erfolgt nur noch eine feinfühlige, zur Geschwindigkeitsüberschreitung
proportionale Korrektur der Position des Gaspedalanschlages. Dabei werden Störgrößen,
wie z.B. Windbelastung, Fahrbahnsteigung etc., ausgeregelt.
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Der Gasnedalanschlag signalisicrtdem Fahrer durch den auf das Gaspedal
ausgeübten Gegendruck das Erreichen der eingestellten Höchstgeschwindigkeit und
nimmt dem Fahrer in diesem Geschwindigkeitsbereich die Verantwortung für das Einhalten
der zulässigen Höchstgeschwindigkeit ab. Der Fahrer braucht lediglich mit leichtem
Fußdruck das Gaspedal in Anlage an den Gaspedal anschlag zu halten und kann sich
im übrigen auf die Vcrkehrssituation konzentrieren, da im Bereich der eingestellten
lIöchstgeschwindigkeit der Gaspedalanschlag die Führung des Gaspedales übernimmt.
Dennoch kann der Fahrer jederzeit durch Wegnehmendes Gas fußes die Geschwindigkeit
seincs Fahrzeuges verringern oder aber durch verstärktes Durchtreten des Gaspedals
jederzeit das Fahrzeug über die eingestellte Höchstgeschwindigkeit hinaus beschleunigen.
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Eine vorteilhafte .Qusgestaltungder Erfindung ermöglicht es, die Vorrichtung
nicht nur in dem beschriebenen Sinne zur Geschwindigkeitsbegrenzung einzusetzen,
sondern diese gleichzeitig auch noch zur Konstanthaltung der eingestellten Höchstgeschwindigkeit
zu benutzen. Diese Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal mit
dem Gaspedalanschlag koppel- und entkoppelbar ist, wobei ein Entkoppeln auch stets
automatisch beim Betätigen der Kupplung und/oder der Bremse des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Die Kopplung des Gaspedals mit dem Gaspedal anschlag kann zweckmäßig durch einen
elektrisch
aktivierbaren Haftmagneten gegeben sein, wobei die Stromspeisung
über 'in- Aus-Tasterbetätigt wird.
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Dabei sind das Kupplungs- und Bremspedal jeweils mit einem zusätzlichen
Ausschalter versehen, so daß beim Berühren dieser Pedale der Haftmagnet stets neutralisiert
wird. Selbstverständlich kann die Kopplung des Gaspedals mit dem Gaspedal anschlag
auch mechanisch erfolgen.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt auf der Hand.
Sie erhöht z.B. auf Autobahnenden Fahrkomfort erheblich, da der Fahrer beim Erreichen
der eingestellten Höchstgeschwindigkeit durch einfaches Betätigen des &'in-Tasters
das Gaspedal mit dem Gaspedalanschlag koppeln und den Fuß vom Gaspedal herunternehmen
kann. Im Bereich der eingestellten Höchstgeschwindigkeit besorgt nun die erfindungsgemäße
Vorrichtung das Konstanthalten der Fahrgeschwindigkeit. Dennoch ist es dem Fahrer
jederzeit möglich, sofort wieder in die Steuerung der Fahrgeschwindigkeit einzugreifen,
ohne daß es hierzu zusätzlicher Handhabungen bedarf.
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Der Fahrer kann jederzeit durch Betätigen des Gas-oder Bremspedals
die Fahrzeuggeschwindigkeit wahlweise erhöhen oder senken.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Verbesserung nur bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung möglich ist, da nur diese im Bereich
der eingestellten Höchstgeschwindigkeit das Fahrzeug stetig führt. Bei den bekannten
Vorrichtungen, die ein Pendeln der Fahrgeschwindigkeit verursachen, ist das Koppeln
des Gaspedals mit dem Gaspedalanschlag nachteilig.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig.
1 - 6 näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung
gem. der Erfindung in Ruheposition Fig. 2 in schematischer Darstellung die Vorrichtung
nach Fig. 1 in einer Position nach Erreichen der eingestellten Höchstgeschwindigkeit
Fig. 3 Kegelkurven der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 Fig. 4 eine Möglichkeit der
elektromagnetischen Kopplung von Gaspedal und Gaspedalanschlag Fig. 5 U. 6 eine
Möglichkeit der mechanischen Kopplung von Gaspedal und Gaspedal anschlag Fig. 1
zeigt ein Gaspedal 3, das über das normale Gaspedalgestänge 11 auf eine Drosselklappe
12 wirkt. Die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung besteht aus dem Gaspedalanschlag
4, der in Richtung des Gaspedalhubes vermittels eines Stellmotors 1 bewegbar ist.
Der Gaspedalanschlag 4 ist mit dem Stellmotor 1 vermittels eines Verbindungsgestänges
verbunden1 das einen elastisch dehnbaren Teil 2 besitzt. Dieser Teil kann beispielsweise
durch eine vorgespannte Feder.gegeben sein, wie dies symbolisch dargestellt ist.
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Mit dem Stelltrieb des Stellmotors 1 ist ein Wegmeßgeber 5 verbunden.
Solange der elastisch dehnbare Teil 2 des Verbindungsgestänges
nicht
gedehnt ist, zeigt der Wegmeßgeber 5 die tatsächliche Position des Gaspedalanschlages
4 an. Ist der elastisch dehnbare Teil 2 durch kräftiges Niedertreten des Gaspedals
3 beim Beschleunigen über die eingestellte Höchstgeschwindigkeit hinaus gedehnt,
dann hat dies keinen Einfluß auf den Wegmeßgeber. Dieser zeigt stets die bei ungedehntem
Teil 2 als gegeben anzunehmende Position des Gaspedal anschlages an.
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Das Ausgangssignal des Wegmeßgebers liegt an einem Regler 13 an. Die
Sollwerteinstellung des Regelkreises ist symbolisch bei 14 dargestellt. Die Istwert-Abnahme
erfolgt vermittels eines Tachogenerators 15 direkt von der Tachometerwelle 16.
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In Fig. 1 ist die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht erreicht,
d.h. der Gaspedalanschlag 4 befindet sich in seiner weit vorgeschobenen Ruheposition
und behindert die freie Beweglichkeit des Gaspedales 3 nicht.
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Bei der Darstellung gem. Fig. 2 ist die eingestellte Höchstgeschwindigkeit
crreicht. Die vom Stellmotor 1 auf das Gaspedal 3 übertragene Pedalrückholkraft
PR ist nur so groß, daß sie zwar eine deutliche Anschlagwirkung bedingt und das
Gaspedal auf den Winkel Mf gegen die Fußkraft PF zurückstellt, aber jederzeit durch
eine verstärkte Fußkraft P" überwunden werden kann.
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Die Position des Gaspedal anschlages 4 bzw. des Gaspedals 3 in Fig.
2 auf den Winkel o) cntspricht genau der eingestellten Höchstgeschwindigkeit. Das
Stellglied des Stellmotors 1 hat dabei die Wegstrecke X1durchlaufen. Grundsätzlich
ist
das Stellglied des Stellmotors so auszulegen, daß ein Gesamtweg X durchlaufen werden
kann, der dem Zurückziehen des Gaspedals 3 bis in die Leerlaufstellung entspricht.
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Fig. 3 zeigt das Regelverhalten der Vorrichtung gem.
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der Fig. 1 und 2. Die Kurve a zeigt die Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit
v von der Gaspedalstellung wobei OCo die Leerlaufstellung und vmax die Vollgasstellung
ist. Der genaue Verlauf der Kurve ist für jeden Fahrzeugtyp spezifisch. Durch äußere
Einflüsse, wie z,B, Fahrbahnsteigungen, kann sich die Kurve b ergeben.
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Die Kurve c zeigt die Kennlinie des P-iteglersmit dem Proportioiialbereich
y bei einer eingestellten Höchstgeschwindigkeit V Im Schnittpunkt der Kurven a und
c max.
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ergibt sich der Wert α1,auf dem das Gaspedal durch die regelunggehalten
wird. LIcnn durch äußere einflüsse die Kurve a in die Kurve b übergeht, würde sich
bei unveränderter Gaspedalstellung eine Abweichung der Geschwindigkeit um a vl ergeben.
Die Regelung sorgt aber für eine Veränderung der Gaspedalstellung, die innerhalb
des Bereicnes y proportional der Geschwindigkeitsabweichung ist und diescr entgegenwirkt.
Im Schnittpunkt der Linien b und c ergibt sich der neue Betriebspunkt.
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Die Geschwindigkeitsabweichung wird auf einen minimalen Betrag S v2
reduziert. Die Ausregelung von a v2 ist durch Erweiterung des Regelkreises um einen
integralen anteil möglich, aber in der Praxis nicht erforderlich.
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Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit der elektromagnetischen Kopplung eines
hierfür ausgebildeten Gaspedalanschlages 7 mit dem Gaspedal. Zu diesem Zweck ist
an dem Gaspedal ein elektrisch aktivierbarer Haftmagnet 6 befestigt.
Dic
Stromspeisung erfolgt durch manuelle Betätigung des Ein-Aus-Tasters 8 und kann jederzeit
auch durch die Schalter 9 und 10 wieder unterbrochen werden, die an dem Kupplungs-
und Bremspedal des Kraftfahrzeuges angeordnet sind und durch Betätigen der Pedale
geöffnet werden. Die Anschlagplatte des Pedalanschlages 7 ist in dem Verbindungsgestänge
schwenkbar gelagert, um bei jeder eingestellten Höchstgeschwindigkeit eine einwandfreie
Anlage der Anschlagplatte an dem Haftmagneten 6 zu gewährleisten.
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Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit, die Kopplung des Gaspedals 3 mit einem
Gaspedal anschlag 17 mechanisch durchzuführen. An dem Gaspedal 3 befindet sich ein
verschiebbar gehaltener Kupplungsstift 18, der zwischen den in Fig. 5 und Fig. 6
dargestellten Positionen vermittels Seilzügen bewegt werden kann.
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Ein Seilzug 19 führt direkt zu einem Stellhebel 20, der vom Fahrer
manuell betätigt wird . Vermittels des Stellhebels 20 kann die Kopplung ein- oder
ausgeschaltet werden. Ein weiterer Seilzug 21 verbindet den Kupplungsstift sowohl
mit dem Gaspedal 22 als auch mit dem Kupplungspedal 23. Beim Durchtreten dieser
Pedale wird der Kupplungsstift 18 sofort zurückgezogen, so daß das Gaspedal 3 wieder
von dem Gaspedal anschlag 17 entkoppelt ist.
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