DE3344665C2 - Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die EP 0 034 226 A1 offenbart eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 entsprechende Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung
für Kraftfahrzeuge oder ähnliche bewegte
Systeme, bei der die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs
mittels eines Geschwindigkeitssensors erfaßt wird,
der ein Impulssignal liefert, dessen Frequenz proportional
zur erfaßten Geschwindigkeit ist. Mittels eines Sollwertgebers
läßt sich vom Fahrzeugführer eine Maximalgeschwindigkeit
einstellen. Wenn diese erreicht wird, erzeugt ein Komparator
ein Grenzwertsignal, durch das eine Leistungsdrosselungseinrichtung
derart angesteuert wird, daß ein weiteres
Ansteigen der Fahrgeschwindigkeit verhindert wird.
Der Fahrer kann daher zuverlässig daran gehindert werden,
z. B. polizeilich vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzungen
zu überschreiten.
In der DE 28 36 342 A1 ist eine weitere Geschwindigkeits-
Begrenzungseinrichtung beschrieben, bei der als Geschwindigkeitssensor
ein mit dem Tacho gekoppelter Geber
vorgesehen ist, der über einen nicht näher erläuterten
Regler einen Stellmotor ansteuert, der den Betätigungsweg
des Gaspedals begrenzt, so daß eine vorgebbare
Geschwindigkeit nicht überschritten werden kann.
Ein Nachteil dieser beiden bekannten Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtungen
liegt darin, daß im Falle des Versagens
eines Bauteils, insbesondere des Geschwindigkeitssensors,
keine korrekte Geschwindigkeitsbegrenzung mehr gewährleistet
ist. Der Fahrer kann daher im Vertrauen auf die
Begrenzungsfunktion u. U. seine Geschwindigkeit deutlich
überhöhen, was zu gefährlichen Situationen oder zumindest
zu Verkehrsverstößen führen kann.
In der DE 25 44 454 B2 ist noch ein Geschwindigkeits-Regelungssystem
beschrieben, bei dem im Gegensatz zu den gattungsgemäßen
Systemen nicht bei einer bestimmten Geschwindigkeit
ein weiteres Beschleunigen verhindert wird, sondern bei dem
das Fahrzeug auf einer konstanten Geschwindigkeit gehalten
werden soll. Der Regelvorgang wird dann unterbrochen, wenn
das Signal des Geschwindigkeitssensors eine feststehende
Grenze unterschreitet oder die Regelabweichung zu groß wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geschwindigkeits-
Begrenzungseinrichtung zu schaffen, bei der eine
Überschreitung der gewählten Geschwindigkeit zuverlässig
vermeidbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch
1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Durch die angegebenen Merkmale wird erreicht, daß ein eventuelles
Versagen des Geschwindigkeitssensors dazu führt,
daß anstelle des vorgewählten Grenzwerts automatisch ein
anderer, vorzugsweise relativ kleiner Grenzwert gewählt
wird. Die Zuverlässigkeit der Begrenzungseinrichtung hinsichtlich
einer ungewollten Geschwindigkeitsüberschreitung
ist hierdurch deutlich erhöht. Ferner wird der Fahrer durch
das zwangsweise Herabsetzen der Geschwindigkeit auf den
zweiten, niedrigen Grenzwert auf das Versagen eines Teils
der Anlage aufmerksam gemacht, so daß insofern zusätzlich
eine kostengünstige Funktionskontrolle erzielt wird, die
zugleich einen Hinweis auf eine notwendige Reparatur beinhaltet.
Weiterhin ist sichergestellt, daß die vorgenannten
Maßnahmen infolge der Überwachung des Impulssignals nicht
dazu führen, daß sich das Fahrzeug nicht in Bewegung setzen
läßt. Daher wird die erhöhte Funktionssicherheit der Be
grenzungseinrichtung ohne nachteilige Nebeneffekte erreicht.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich insgesamt
mit wenig Schaltungsaufwand realisieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
in Form eines Blockschaltbildes
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Im Blockschaltbild
sind die erfindungsgemäßen Merkmale gestrichelt
eingerahmt; der übrige Teil der Darstellung dient zur Erläuterung
der üblichen Ausführung eines Geschwindigkeitsreglers
und zeigt, wie die erfindungsgemäße Anordnung
hierin integriert ist.
Auf das Wesentliche beschränkt, enthält die Einrichtung zur
Geschwindigkeitsbegrenzung
- einen Impulsaufnehmer 20, der als Geschwindigkeitssensor dient und dessen Ausgangsimpulsfrequenz der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist. Dieser Aufnehmer kann mechanischer, magnetischer oder optischer Bauart sein;
- einen Impulsverstärker 1;
- einen Frequenz-Spannungs-Wandler 2, der an seinem Ausgang eine Gleichspannung liefert, deren Amplitude proportional zur Eingangsfrequenz ist;
- ein Potentiometer 4, das als Sollwertgeber dient und durch dessen Einstellung eine der gewünschten Sollgeschwindigkeit entsprechende Spannung geliefert wird. Diese Spannung kann selbstverständlich auch von einem elektronischen Speicherglied stammen, in dem eine vom Fahrer eingegebene Geschwindigkeit abgespeichert ist;
- einen Verstärker 3, der die Spannung des Potentiometers 4 und die Spannung des Wandlers 2 vergleicht und verstärkt, und
- eine Lageregelung (Leistungsbegrenzungseinrichtung 5 bis 9) in Form einer Komparator-Verstärkerstufe 5, deren Ausgangssignal einen Motor 8 ansteuert, der über eine mechanische Untersetzung den Schleifer eines linearen Potentiometers 9 mitnimmt. Schließlich ist ein ebenfalls über das Getriebesystem bewegtes Schaltglied 6 vorgesehen, das unmittelbar auf den Weg des Fahrpedals wirkt.
- einen Impulsaufnehmer 20, der als Geschwindigkeitssensor dient und dessen Ausgangsimpulsfrequenz der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist. Dieser Aufnehmer kann mechanischer, magnetischer oder optischer Bauart sein;
- einen Impulsverstärker 1;
- einen Frequenz-Spannungs-Wandler 2, der an seinem Ausgang eine Gleichspannung liefert, deren Amplitude proportional zur Eingangsfrequenz ist;
- ein Potentiometer 4, das als Sollwertgeber dient und durch dessen Einstellung eine der gewünschten Sollgeschwindigkeit entsprechende Spannung geliefert wird. Diese Spannung kann selbstverständlich auch von einem elektronischen Speicherglied stammen, in dem eine vom Fahrer eingegebene Geschwindigkeit abgespeichert ist;
- einen Verstärker 3, der die Spannung des Potentiometers 4 und die Spannung des Wandlers 2 vergleicht und verstärkt, und
- eine Lageregelung (Leistungsbegrenzungseinrichtung 5 bis 9) in Form einer Komparator-Verstärkerstufe 5, deren Ausgangssignal einen Motor 8 ansteuert, der über eine mechanische Untersetzung den Schleifer eines linearen Potentiometers 9 mitnimmt. Schließlich ist ein ebenfalls über das Getriebesystem bewegtes Schaltglied 6 vorgesehen, das unmittelbar auf den Weg des Fahrpedals wirkt.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung funktioniert wie
folgt: Die vom Impulsaufnehmer 20 abgegebenen Impulse werden
durch den Verstärker 1 verstärkt und vom Frequenz-Spannungs-Wandler 2 in eine
proportionale Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird
mit der am Schleifer des Potentiometers 4 abgegriffenen
Spannung durch den Verstärker 3
verglichen und verstärkt, dessen Ausgang zum Eingang der Komparator-Verstärkerstufe 5 führt.
Letzterer steuert den Motor 8 an, der den Schleifer des Potentiometers
9 so lange verstellt, bis die vom Verstärker
3 kommende Spannung gleich groß ist wie die Spannung am Schleifer
des Potentiometers 9.
Weichen die Werte der vorbestimmten (angezeigten) Grenzgeschwindigkeit
und der tatsächlichen Geschwindigkeit stark
voneinander ab, befindet sich der Schleifer des Potentiometers
9 in seiner oberen Endlage, und das Schaltglied 6
greift kaum oder gar nicht zwecks Änderung des Betätigungswegs
des Fahrpedals ein. Ist dagegen die Abweichung gering,
werden die Beschleunigungsvorgänge über das Fahrpedal begrenzt.
Schaltet der Fahrer des nicht dargestellten Fahrzeugs in
den Leerlauf, schließt sich ein Schalter 19, und ein Inverter
21 liefert über eine Trenndiode 22 eine Maximalspannung
an den Eingang des vorstehend beschriebenen Reglers,
wodurch dem Fahrer freie Wahl zur Beschleunigung des nicht
dargestellten Antriebsmotors des Fahrzeugs gelassen wird, insbesondere
auch zum zweimaligen Kuppeln beim Zwischengasgeben.
Aus der Kenntnis der Funktion eines solchen bekannten Systems
heraus weiß man, daß es nicht mehr sicher ist. Insbesondere
bei einem Ausfall des geschwindigkeitsabhängig
arbeitenden Impulsaufnehmers oder bei einer Unterbrechung in den
Übertragungskabeln der zugehörigen Verkabelung, d. h. wenn
keine Impulse mehr ankommen, ist die Geschwindigkeitsbegrenzung
nicht mehr sichergestellt. Nicht sehr gewissenhafte
Fahrer könnten daher versucht sein, diese Verbindung
absichtlich zu unterbrechen, um auf diese Weise die vorgegebene
Geschwindigkeitsbegrenzung zu umgehen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht, dies zu vermeiden und mehr Sicherheit zu bieten.
Die dargestellte Ausführungsform
ist nur ein Beispiel für eine Art der Realisierung;
sie enthält eine Vorrichtung zur Detektion des Fehlens von
Impulsen oder Spannungen, die es im Betrieb ermöglicht,
an die eingangs beschriebenen Lageregelung
5, 8, 9 eine Spannung Null oder eine sehr geringe
Spannung anzulegen, wodurch eine nicht unwesentliche Verringerung
des Betätigungswegs des Fahrpedals herbeigeführt
wird.
Hierzu werden die Impulse des Impulsaufnehmers 20
über eine Diode 18 an die Basis eines Transistors 15 angelegt,
an der ebenfalls die Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungs-Wandlers 2
über eine Diode 17 angelegt ist. Ein Kondensator 14 wird
mit einer positiven Spannung gespeist und kann über den Transistor
15 bis auf Null Volt entladen werden. Die Spannung an
den Klemmen des Kondensators 14 wird durch einen nachgeschalteten
Verstärker 13 verstärkt und invertiert. Über
diesen Verstärker wird ein Schaltglied 10, 11 angesteuert,
das wahlweise aus einem Relais, einem Optokoppler, einem
Analogschalter o. ähnl. bestehen kann. In üblicher Weise
ist zum besseren Verständnis ein galvanischer Schalter
10 dargestellt, der in der Praxis auf unterschiedliche
Art ausgeführt sein kann; beispielsweise in Form zweier
MOS-Transistoren, ohne daß hierdurch der Grundgedanke der
Erfindung verlassen wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Liegen die Impulse vom Impulsaufnehmer 20 oder die Spannung des
Ausgangs des Frequenz-Spannungs-Wandlers 2 oder auch beide zusammen an der Basis an, schaltet
der Transistor 15 durch, und die Spannung an den Kondensatorklemmen
ist Null. Die Spannung am Ausgang des inverterenden Verstärkers
13 wird maximal, wodurch das
Schaltglied 11 über den Schalter 10 die Kontaktpunkte
1 und 2 kurzschließt. Der Geschwindigkeitsbegrenzer
funktioniert somit normal.
Liegen dagegen am Ausgang des Verstärkers 1 keine Impulse
an, liefert der Spannungs-Frequenz-Wandler 2 eine Spannung
mit dem Wert Null. Der Transistor 15 kann daher nicht
durchschalten, und der Kondensator 14 wird durch die positive
Spannung über den Widerstand 16 aufgeladen. Der Kontakt
19 ist geöffnet, wenn im Fahrzeug ein Gang eingelegt
wurde.
Hieraus ergeben sich zwei unterschiedliche Funktionsfälle.
1. Fall:
1. Fall:
Das Fahrzeug hält. An den Klemmen des Impulsaufnehmers 20
liegen keine Impulse an. Der Gangschalthebel liegt im Totpunkt
bzw. in der Leerlaufstellung und der Schalter 19 ist
daher geschlossen. Hierdurch bleibt die Spannung an den Klemmen des
Kondensators 14 auf Null. Die Ausgangsspannung am
Verstärkers 13 hat ihren Höchstwert, und das Schaltglied 10,
11 ist zwischen den Kontaktpunkten 1 und 2 geschlossen. Unter
diesen Bedingungen kann das Fahrzeug normal anfahren,
sobald der Fahrer einen Gang einlegt, da sich dann der
Schalter 19 öffnet und die Spannung an den Klemmen des Kondensators
14 progressiv ansteigt, wobei die Dauer des Ladens
von der Zeitkonstante des RC-Glieds 16, 14 abhängt.
Für den praktischen Einsatz wurde die Zeitkonstante auf 30
Sekunden festgelegt. Sobald das Fahrzeug anfährt und alle
Vorgänge normal ablaufen, erscheinen am Ausgang des Verstärkers
1 die ersten Impulse, die zum Durchschalten des
Transistors 15 sowie zum Entladen des Kondensators
14 führen, so daß das Schaltglied 10, 11 zwischen den Kontaktpunkten
1 und 2 geschlossen bleibt.
2. Fall:
2. Fall:
Das Fahrzeug fährt an, am Ausgang des Verstärkers
1 erscheint jedoch kein Impuls. Der Schalter 19 ist geöffnet
und der Kondensator 14 lädt sich mit einer positiven
Spannung auf. Der Ausgang des Verstärkers 13 sinkt auf Null,
und das Schaltglied 11 wird spannungslos. Der Schalter 10
fällt ab und schließt den Stromkreis zwischen den Kontaktpunkten
1 und 3. Je nach der Einstellung des Potentiometers
12 wird eine geringe oder eine Nullspannung am Eingang
des Verstärkers 5 angelegt, wodurch das Fahrpedal in
seinem Schaltweg maximal begrenzt wird und folglich der
Geschwindigkeitsanstieg praktisch Null ist.
Auf diese Weise erfüllt also der Geschwindigkeitsbegrenzer
seiner Aufgabe im gewünschten Sinn, wenn der Impulsaufnehmer einwandfrei
funktioniert. Die erfindungsgemäße Einrichtung
kann jedoch die Funktion des Impulsaufnehmers überbrücken, wenn
er selbst oder die zugehörigen Schaltungen ausfallen
sollten.
Der als Totpunkt oder Leerlaufschalter zu bezeichnende
Schalter 19, der in jedem Fall im Getriebegehäuse des Antriebsmotors
des Fahrzeugs untergebracht werden muß, ist
nicht immer vorhanden. Er kann durch einen einfachen, am
Motor angebrachten Tachometerschalter ersetzt werden, dessen
Kontakt sich schließt, wenn die Motordrehzahl unterhalb
der maximal vorgegebenen Solldrehzahl des Motors im
Leerlauf liegt.
Claims (8)
1. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
mit
einem ein Impulssignal erzeugenden Geschwindigkeitssensor (20), dessen Impulsfrequenz proportional zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist,
einem mit dem Geschwindigkeitssensor (20) verbundenen Frequenz-Spannungs-Wandler (2), der an seinem Ausgang eine Gleichspannung liefert, deren Amplitude proportional zur Impulsfrequenz des Impulssignals des Geschwindigkeitssensors (20) ist,
einem Sollwertgeber (4), der eine eine erste vorgegebene Geschwindigkeit repräsentierende Sollwertspannung erzeugt,
einem Verstärker (3), der die Sollwertspannung mit der Gleichspannung vergleicht und verstärkt und einen Ausgang aufweist, sowie mit
einer Leistungsbegrenzungseinrichtung (5 bis 9), die von dem Verstärker (3) angesteuert wird und ein weiteres Ansteigen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verhindert, wenn die Sollwertspannung und die Gleichspannung nur gering voneinander abweichen,
gekennzeichnet durch
einen Impulsdetektor (15, 17, 18), der auf das Impulssignal des Geschwindigkeitssensors (20) anspricht und beim Auftreten von Impulsen ein erstes Signal sowie beim Fehlen von Impulsen ein zweites Signal erzeugt,
einen einstellbaren Geber (12), der an einem Ausgang eine Spannung erzeugt, die eine zweite vorgegebene, gegenüber der ersten vorgegebenen Geschwindigkeit herabgesetzte Geschwindigkeit repräsentiert,
eine von dem Impulsdetektor (15, 17, 18) angesteuerte Umschalteinrichtung (10, 11), die die Leistungs begrenzungseinrichtung (5 bis 9) beim Anliegen des ersten Signals des Impulsdetektors (15, 17, 18) mit dem Ausgang des Verstärkers (3) und beim Anliegen des zweiten Signals mit dem Ausgang des Gebers (12) verbindet,
ein zwischen den Impulsdetektor (15, 17, 18) und die Umschalteinrichtung (10, 11) geschaltetes Verzögerungselement (14, 16), das die Ausgabe des zweiten Signals um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert, sowie durch
einen Schalter (19), der das Verzögerungselement (14, 16) in einem Leerlaufzustand des Kraftfahrzeugs derart zurückgesetzt hält, daß das zweite Signal unwirksam bleibt.
einem ein Impulssignal erzeugenden Geschwindigkeitssensor (20), dessen Impulsfrequenz proportional zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist,
einem mit dem Geschwindigkeitssensor (20) verbundenen Frequenz-Spannungs-Wandler (2), der an seinem Ausgang eine Gleichspannung liefert, deren Amplitude proportional zur Impulsfrequenz des Impulssignals des Geschwindigkeitssensors (20) ist,
einem Sollwertgeber (4), der eine eine erste vorgegebene Geschwindigkeit repräsentierende Sollwertspannung erzeugt,
einem Verstärker (3), der die Sollwertspannung mit der Gleichspannung vergleicht und verstärkt und einen Ausgang aufweist, sowie mit
einer Leistungsbegrenzungseinrichtung (5 bis 9), die von dem Verstärker (3) angesteuert wird und ein weiteres Ansteigen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verhindert, wenn die Sollwertspannung und die Gleichspannung nur gering voneinander abweichen,
gekennzeichnet durch
einen Impulsdetektor (15, 17, 18), der auf das Impulssignal des Geschwindigkeitssensors (20) anspricht und beim Auftreten von Impulsen ein erstes Signal sowie beim Fehlen von Impulsen ein zweites Signal erzeugt,
einen einstellbaren Geber (12), der an einem Ausgang eine Spannung erzeugt, die eine zweite vorgegebene, gegenüber der ersten vorgegebenen Geschwindigkeit herabgesetzte Geschwindigkeit repräsentiert,
eine von dem Impulsdetektor (15, 17, 18) angesteuerte Umschalteinrichtung (10, 11), die die Leistungs begrenzungseinrichtung (5 bis 9) beim Anliegen des ersten Signals des Impulsdetektors (15, 17, 18) mit dem Ausgang des Verstärkers (3) und beim Anliegen des zweiten Signals mit dem Ausgang des Gebers (12) verbindet,
ein zwischen den Impulsdetektor (15, 17, 18) und die Umschalteinrichtung (10, 11) geschaltetes Verzögerungselement (14, 16), das die Ausgabe des zweiten Signals um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert, sowie durch
einen Schalter (19), der das Verzögerungselement (14, 16) in einem Leerlaufzustand des Kraftfahrzeugs derart zurückgesetzt hält, daß das zweite Signal unwirksam bleibt.
2. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (19) auf das Einlegen
der Leerlaufstellung der Gangschaltung anspricht.
3. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (19) aus einem mit
dem Motor des Kraftfahrzeugs verbundenen Tachoschalter gebildet
ist, der bei einer nahe der Leerlaufstellung befindlichen
Drehzahl des Motors umschaltet.
4. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang
des Schalters (19) ferner mit dem Eingang der Leistungsbegrenzungseinrichtung
(5 bis 9) verbunden ist.
5. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsdetektor
(15, 17, 18) sowohl die am Ausgang des Geschwindigkeitssensors
(20) als auch die am Ausgang des Frequenz-
Spannungs-Wandlers (2) auftretenden Signale überwacht.
6. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsdetektor (15, 17, 18)
mit dem Ausgang des Geschwindigkeitssensors (20) und des
Frequenz-Spannungs-Wandlers (2) über Dioden (17, 18) verbunden
ist.
7. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsdetektor
(15, 17, 18) einen Transistor (15) aufweist.
8. Geschwindigkeits-Begrenzungseinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement aus einem
an einen Widerstand (16) angeschlossenen Kondensator
(14) gebildet ist, der dem Hauptleitungspfad des Transistors
(15) parallel geschaltet ist.
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PT (1) | PT77792B (de) |
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