DE2835942A1

DE2835942A1 - Einrichtung zur regelung der fahrgeschwindigkeit eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE2835942A1
Application number: DE19782835942
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Rubel; Eberhard Dipl Ing Schneiabel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1980-03-06

Description

Einrichtung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines
Fahrzeugs Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon solche Fahrgeschwindigkeitsregler z.B. aus der DE-OS 2 546 529, der DE-OS 26 09 843 und der DE-OS 26 09 867 -bekannt. Bei solchen Fahrgeschwindigkeitsreglern kann ein Sollwert für die Fahrgeschwindigkeit fest vorgegeben werden, und das diesen Regler enthaltende Fahrzeug hält die vorgegebene Geschwindigkeit unabhängig von Steigungen, Gefällen oder Kurven bei.
Insbesondere beim Einsatz in Nutzfahrzeugen, vorzugsweise für den Personentransport, soll zur Gewährleistung eines sicheren Transports der Ladung eine in Kurven auftretende Querbeschleunigung von z.B. 1 m/sec2 möglichst nicht überschritten werden. Ist diese Querbeschleunigung zu hoch, so kann neben der Gefährdung der Ladung auch ein Schleudern des Fahrzeug die Folge sein.
Um eine solche höchstzulässige Querbeschleunigung einzuhalten, ml0ß der Fahrer vor Kurven die Fahrgeschwindigkeitsregelung, z.B. durch Betätigung der Fahrzeugbremse, abschalten, um eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit zu erreichen. Da in kurvenreichen Strecken das dauernde Ein- und Ausschalten der Fahrgeschwindigkeitsregelung sehr umständlich ist, kann eine solche Anlage dort praktisch überhaupt nicht eingesetzt, bzw. eingeschaltet werden. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß der Fahrer zu spät die Fahrgeschwindigkeitsregelung abschaltet, also z.B. zu spät bremst, wenn sich das Fahrzeug bereits in der Kurve befindet, so daß eine Überschreitung der höchst zulässigen Querbeschleunigung nicht mehr verhindert werden kann.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch ohne die Aufmerksamkeit des Fahrers verhindert wird, daß sich das Fahrzeug bei eingeschalteter Fahrgeschwindigkeitsregelung zu schnell in Kurven bewegt. Eine höchstzulässige Querbeschleunigung wird dadurch automatisch eingehalten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.
Eine besonders einfache Realisierung besteht in der Ausbildung der Meßeinrichtung für die Querschbeschleunigung als Meßeinrichtung des Lenkausschlags der Fahrzeuglenkung, da dieser Lenkausschlag eine Funktion der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung ist. Insbesondere bei automatisch geführten Fahrzeugen ist eine solche Meßeinrichtung ohnehin vorhanden.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein Istwertgeber 10 für die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ist mit dem Istwerteingang 11 eines Fahrgeschwindigkeitsreglers 12 verbunden. Durch den Ausgang dieses Fahrgeschwindigkeitsreglers 12 ist eine Stellvorrichtung 13, z.B. ein Stellmotor, steuerbar. Diese Stellvorrichtung 13 wirkt auf ein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussendes Element 14 ein. Dieses Element 14 ist bei einem durch eine Brennkraftmaschine mit Vergaser angetriebenen Fahrzeug z.B. die Drossel klappe 15 im Ansaugrohr. Bei einem Dieselmotor kann diese Stellvorrichtung auf die Regelstange der Ein spritzpumpe einwirken. Bei einer elektrischen bzw.
elektronisuhen Steuerung des Fahrzeugmotors kann das Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitsreglers 12 direkt in die Elektronik eingreifen. Dies ist bei einem elektrisch getriebenen Fahrzeug sowie bei einem Fahrzeug möglich, das durch eine Brennkraftmaschine mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung getrieben wird. In all diesen Fällen kann die Stellvorrichtung 13 auch auf das Fahrgeschwindigkeits-Pedal des Fahrzeugs einwirken.
Ein Sollwertgeber 16 ist über eine Begrenzungsstufe 17 mit dem Sollwert-Eingang 18 des Fahrgeschwindigkeitsreglers 12 verbunden. Ein solcher Sollwertgeber 15 ist im einfachsten Fall ein Potentiometer, kann jedoch bei einer digitalen Realisierung eines Fahrgeschwindigkeitsreglers auch aus wenigstens einer Taste bestehen, durch die ein augenblicklicher Geschwindigkeits-Istwert als digitale Größe in einem Speicher als zukünftiger Sollwert gespeichert wird. Ausführungsformen einer Anordnung 10 bis 18, mit Ausnahme der Begrenzungsstufe 17, sind in den eingangs angegebenen Veröffentlichungen zum Stand der Technik dargestellt und in Aufbau und Wirkungsweise beschrieben.
Eine Meßeinrichtung 19 für die Querbeschleunigung ist über einen Funktionsgenerator 20 mit dem Steuereingang für den Begrenzungswert der Begrenzungsstufe 17 verbunden. Ein Eingang eines Komparators 21 ist mit dem Ausgang des Funktionsgenerators 20 verbunden, während der andere Eingang mit dem Ausgang des Istwert-Gebers 10 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 21 steuert die Bremsanlage 22 des Fahrzeugs.
Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung besteht darin, daß in Abhängigkeit eines querbeschleunigungsabhängigen Meßwerts ein Eingriff in den Regelkreis zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit in der Weise vorgenommen wird, daß der Sollwert begrenzt wird. Bei höher werdender Querbeschleunigung wird dieser Sollwert immer mehr reduziert. Im einfachsten Fall wird dabei der durch einen handelsüblichen Beschleunigungsmesser gemessene Wert der Querbeschleunigung in einem Funktionsgenerator 20 so verändert, daß der Ausgangswert des Funktionsgenerators 20 zum Eingangswert dieses Funktionsgenerators eine Funktion darstellt, die der gewünschten Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit von der Querbeschleunigung entspricht. Auf diesen Ausgangswert wird der Sollwert in der Begrenzungsstufe 17 begrenzt. Eine solcdhe Begrenzungs stufe 17 kann z.B. aus einem Operationsverstärker bestehen, dessen Eingänge mit dem Signal des Sollwertgebers 16 und einem Festwert beaufschlagt sind. Der Ausgang des Funktionsgenerators 20 wirkt auf die Spannungsversorgung dieses Operationsverstärkers ein und begrenzt dadurch seine Ausgangsspannung. Eine weitere Möglichkeit der Realisierung besteht darin, daß das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 20 als zusätzliche Regelgröße in den Regelkreis des Fahrgeschwindigkeitsreglers eingreift.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Winkel des Lenkausschlags des Fahrzeugs in Verbindung mit der Fahrgeschwindigkeit als Maß für die Querbeschleunigung herangezogen wird. Als Meßeinrichtung für den Lenkausschlag kann ein einfacher Drehwinkelgeber verwendet werden, der zudem bei automatisch geführten Fahrzeugen bereits vorhanden ist. Die Fahrgeschwindigkeit V hängt vom Lenkwinkel ß , von der Querbeschleunigung p und vom Achsstand des Fahrzeugs A gemäß folgender Funktion ab: Legt man eine höchstzulässige Querbeschleunigung Pmax fest, so erhält man einen direkten Bezug der Fahrgeschwindigkeit v vom Lenkwinkel ß . Diese angegebene Funktion wird im Funktionsgenerator 20 nachgebildet, der als analoger Funktionsgenerator oder als digitaler Rechner ausgebildet sein kann. Ist das gesamte System durch einen Mikrorechner realisiert, so kann dieser natürlich leicht diese Rechenfunktion mit übernehmen.
Voraussetzung für das einwandfreie Funktionieren der querbeschleunigungsabhängigen Begrenzung des Fahrgeschwindigkeits-Sollwerts ist die Wahl einer Trasse, auf der keine abrupten Richtungsänderungen oder Sprünge von Kurvenradien vorkommen. Es ist sowohl im Straßenbau, als auch im Bahnbau allgemein gebräuchlich, den Anfang und das Ende von Kurven als Übergangsbogen zu gestalten. Unter Einbeziehung der zulässigen Längsverzögerung des Fahrzeugs kann man als Konstruktionsvorschrift für den Übergangsbogen festlegen: r = (V2 - 2 b.s)/p Dabei ist s die laufende Koordinate des Fahrwegs in m, b die Längsverzögerung bzw. Beschleunigung in m/sec2 und r der Kurvenradius an der Stelle s.
Bei Auftreten einer Querbeschleunigung und einer Fahrgeschwindigkeit, die über der höchstzulässigen, einer bestimmten Querbeschleunigung zugeordneten Fahrgeschwindigkeit liegt, tritt eine Verzögerung des Fahrzeugs dadurch ein, daß das Fahrzeug nicht mehr durch den Motor beschleunigt wird. Nach Durchfahren einer Kurve hört die Querbeschleunigung wieder auf, und das Fahrzeug beschleunigt automatisch wieder auf den ursprünglich eingestellten Sollwert. Fährt das Fahrzeug mit zu hoher Geschwindigkeit in eine Kurve ein, so kann die Abschaltung des Antriebsaggregatsnicht ausreichen, die erforderliche Verzögerung zu erreichen. Für diesen Fall kann die zusätzliche Einrichtung 21, 22 vorgesehen werden. Liegt der vom Istwertgeber 10 vorgegebene Istwert über dem Begrenzungswert am Ausgang des Funktionsgenerators 20, so gibt der Komparator 21 ein Ausgangssignal ab, durch das die Bremsanlage des Fahrzeugs in Tätigkeit tritt. Die dadurch entstehende Verzögerung kann dabei konstant eingestellt sein oder aber über eine geregelte Bremsanlage in Abhängigkeit der Größe des Ausgangssignals des Komparators 21. Bei automatisch geführten Fahrzeugen liegt ohnehin gewöhnlich eine Bremskraftregelung vor, wie sie z.B. aus der DE-OS 2 056 621 bekannt ist.
Mit der beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die Fahr- bzw. Reisezeit des Fahrzeugs zu minimieren. Dabei wird als Grund-Sollgeschwindigkeit dem Fahrgeschwindigkeitsregler die höchstzulässige geschwindigkeit fest vorgegeben. In Kurven fährt das Fahrzeug dann stets so schnell, daß die zulässigen Beschleunigungswerte innerhalb kleiner, regelungstechnischer Abweichungen eingehalten werden. In diese Regelung braucht der Fahrer dann nur noch beim Auftreten von Hindernissen oder beim Halten einzugreifen. Insbesondere bei Schienenfahrzeugen ist dadurch ein Entgleisen in Kurven infolge zu hoher Geschwindigkeit nicht mehr möglich.

Claims

Ansprüche Einrichtung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, mit einem Istwert-Geber und einem Sollwert-Geber für die Fahrgeschwindigkeit und mit einer durch eine Differenz der Geberwerte steuerbaren Vorrichtung, die auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine eßeinrichtung (19) für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs vorgesehen ist, deren Meßwert zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Querbeschleunigung der Regeleinrichtung zugeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungsstufe (17) für den Sollwert vorgegeben ist, deren Grenzwert durch den querbeschleunigungsabhängigen Wert steuerbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtung (19) für die Querbeschleunigung eine Meßeinrichtung für den Lenkausschlag der Fahrzeuglenkung eingesetzt ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert der Querbeschleunigungs-Meßeinrichtung (19) durch einen Funktionsgenerator (20) in einen Wert gemäß einer festgelegten Funktion der Gescbwindigkeit von der Querbeschleunigung umgewandelt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelegte Funktion lautet:
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich des in Abhängigkeit der Querbeschleunigung höchstzulässigen Geschwindigkeits-Sollwerts mit dem Istwert vorgesehen ist und daß bei höherem Istwert die Bremsanlage des Fahrzeugs auslösbar ist.