DE3907193C2 - Fahrgeschwindigkeitsregler für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Fahrgeschwindigkeitsregler für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Fahrgeschwindigkeitsregler gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solcher Fahrgeschwindigkeitsregler ist
bekanntgeworden aus VDO-Querschnitt Nr. 2 "Entwicklung - Konstruktion -
Anwendung", VDO Adolf Schindling AG, Schwalbach, Mai 1979, Seite 1 bis
16.
Die bisher bekannten Fahrgeschwindigkeitsregler haben zahlreiche Nachteile.
Ein besonders gravierender Nachteil besteht darin, daß die
Fahrgeschwindigkeit nicht zuverlässig geregelt und eine Überschreitung der
Soll-Fahrgeschwindigkeit nicht zuverlässig und sicher verhindert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrgeschwindigkeitsregler
anzugeben, mit dem eine übermäßige Überschreitung der
Fahrgeschwindigkeit zuverlässig und sicher verhindert werden kann, ohne daß
ein unerwünschtes, ungewolltes oder unnötiges Abschalten des
Fahrgeschwindigkeitsreglers erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Hauptanspruches gelöst.
Hierdurch wird die Kupplung dann abgekoppelt, wenn die
Fahrgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert um ein bestimmtes Maß
überschritten hat. Der Betrieb des Fahrgeschwindigkeitsreglers kann zeitweise
unterbrochen und das Abtriebselement ganz rasch in seinen
Ausgangszustand zurückgeführt werden, um das Fahrzeug stark zu
verzögern. Durch Antreiben des Motors in Richtung einer Verzögerung läßt
sich das Abtriebselement in gleicher Weise - vor oder nach dem Abschalten
der Kupplung - positiv in die Richtung des Verzögerns zurückholen, um den
Verzögerungsvorgang tatsächlich auszuführen, und zwar auch dann, wenn
zum Beispiel die Kupplung mechanisch blockiert, beispielsweise durch Ausfall
eines ihrer Teile.
Bei einem solchen motor-angetriebenen Stellglied wird die
elektromagnetische Kupplung immer dann ausgeschaltet, wenn die
Fahrgeschwindigkeit den oberen Grenzwert überschritten hat, so daß das
Abtriebselement freigesetzt wird und die Drosselklappe unter der Einwirkung
seiner Rückholfeder wieder voll geöffnet wird. Befindet sich das Fahrzeug
jedoch auf einer Talfahrt, so kann die elektromagnetische Kupplung im
Bereich des oberen Grenzwertes der Fahrgeschwindigkeit in und außer
Eingriff gebracht werden. Hierdurch kann die Lebensdauer der
elektromagnetischen Kupplung verringert werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist bei der
Erfindung vorgesehen, daß die Regeleinrichtung ein verstärktes
Beschleunigungssignal dem Elektromotor dann einspeist, wenn der
Tachometer feststellt, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges einen zweiten
oberen Grenzwert überschritten hat, der höher ist als der vorgegebene
Geschwindigkeitswert, jedoch geringer als der erste obere
Geschwindigkeitsgrenzwert.
Es wird somit dem Stellglied dann ein Verzögerungskontrollsignal eingespeist,
das größer als ein normales Verzögerungskontrollsignal ist, wenn die
Fahrgeschwindigkeit oberhalb des zweiten oberen Grenzwertes liegt,
jedoch unterhalb des ersten oberen Grenzwertes; ferner wird ein Kupplungs-
Ausrücksignal der Kupplung dann eingespeist, wenn die
Fahrgeschwindigkeit den ersten oberen Grenzwert überschritten hat. Das
unmittelbare Auskuppeln der Kupplung im Anschluß auf einen geringfügigen
Anstieg der Fahrgeschwindigkeit über den vorgegebenen
Geschwindigkeitswert läßt sich vermeiden.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Darin ist im einzelnen
folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der wesentlichen Teile der
Regelschaltung eines Fahrgeschwindigkeitsreglers.
In Fig. 1 ist eine reversible Motorantriebsschaltung für einen Elektromotor 2
zu erkennen, der als Antriebsquelle für das Stellglied 1 eines
Fahrgeschwindigkeitsreglers dient. Die Schaltung umfaßt eine
Transistorbrückenschaltung, bestehend aus vier Transistoren Q1 bis Q4. Die
Antriebswelle des Elektromotors 2 ist an ein Abtriebselement 4 über eine
elektromagnetische Kupplung 3 (Klauenkupplung) angekoppelt. Das
Abtriebselement 4 ist seinerseits an eine Drosselklappe 6 über ein
Verbindungselement 5 angeschlossen. Ist die elektromagnetische Kupplung
abgekoppelt, so wird die Drosselklappe 6 zufolge des Umlaufs des
Elektromotors 2 betätigt. Außerdem wird das Abtriebselement 4 durch eine
Rückholfeder 4' in einer Richtung betätigt, um die Drosselklappe 6 zu
schließen und um das Fahrzeug zu verzögern.
Bei der oben beschriebenen Brückenschaltung sind die Emitter der
Transistoren Q1 und Q2 an ein Stromquellenterminal V angeschlossen und die
Emitter der Transistoren Q3 und Q4 sind über eine Steuereinrichtung 7 und
über eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 7', die Bestandteil der
Steuereinrichtung 7 ist, geerdet. Die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2
sind an die Kollektoren der Transistoren Q3 und Q4 angeschlossen. Weiterhin
sind der Knoten zwischen den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q3 und
der Knoten zwischen den Kollektoren der Transistoren Q2 und Q4 an einem
Ende von Elektromotor 2 angeschlossen, und zwar über normalerweise
geschlossene Grenzschalter 8 und 9. Durch Einspeisen eines ON-Signales
aus Steuereinrichtung 7 zu den Transistoren Q1 und Q4 läßt sich der
Elektromotor 2 in einer solchen Richtung antreiben, daß er eine Bewegung
des Abtriebselementes 4 hervorruft, die im Sinne eines Öffnens der
Drosselklappe 6 wirkt, und damit im Sinne eines Beschleunigens des
Fahrzeugs. Durch Einspeisen eines ON-Signales aus der Steuereinrichtung 7
zu den Transistoren Q2 und Q3 läßt sich andererseits der Elektromotor 2 in der
Gegenrichtung antreiben, um eine Bewegung des Abtriebselementes 4 zu
erzeugen, die zu einem Verzögern des Fahrzeuges führt.
Die Grenzschalter 8 und 9 sind derart gestaltet und angeordnet, daß der
Grenzschalter 8 dann öffnet, wenn das Abtriebselement 4 den Grenzwert
seiner Bewegung im Sinne eines Beschleunigens des Fahrzeuges erreicht
hat, und daß der Grenzschalter 9 dann öffnet, wenn das Abtriebselement den
Grenzwert seiner Bewegung im Sinne eines Verzögerns des Fahrzeuges
erreicht hat. Eine Diode D1 ist über den Grenzschalter 8 angeschlossen, um
elektrischen Strom für Elektromotor 2 zuzuleiten und das Fahrzeug zu
verzögern. Eine weitere Diode D2 ist über Grenzschalter 9 derart geschaltet,
daß dem Elektromotor 2 Strom zugeführt wird im Sinne einer Beschleunigung
des Fahrzeuges. Der Umlauf des Motors über seine Grenzwerte läßt sich
damit zuverlässig vermeiden.
Die elektromagnetische Spule 10 der elektromagnetischen Kupplung 3 ist von
einem Transistor Q5 angetrieben, der durch die Steuereinrichtung 7 ein-aus-
kontrolliert wird. Von einer Einrichtung 11 (Tachometer) wird ein Impulssignal
der Steuereinrichtung 7 eingespeist, die die Fahrgeschwindigkeit bei
jedem Arbeitszyklus erfaßt.
Fig. 2 stellt eine Zeitkurve dar, die die Betriebsweise
der Erfindung veranschaulicht.
Wird der Fahrgeschwindigkeitsregler auf den Zustand der Fahrtregelung
eingestellt, so befindet sich die elektromagnetische Kupplung 3 im Eingriff.
Ein Computerregel-Geschwindigkeitsbereich 12 wird in einer Bandbreite von
4-6 km/h in beiden Richtungen oberhalb und unterhalb der eingestellten
Geschwindigkeit definiert, so daß die normale Beschleunigungs- und
Verzögerungsregelung ausgeführt werden kann, um die
Fahrgeschwindigkeit auf dem eingstellten Wert zu halten. Variiert die
Fahrgeschwindigkeit innerhalb dieses Bereiches 12, so wird aus dem
Unterschied zwischen der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit und der
vorausgegangenen Fahrgeschwindigkeit sowie auch aus der Abweichung
der Fahrgeschwindigkeit von der eingestellten Geschwindigkeit ein
Beschleunigungs- oder Verzögerungslevel errechnet, und zwar für jeden
Regelzyklus, beispielsweise alle 250 ms. Ein ON-Signal mit einem
Zyklusverhältnis (duty ratio), das dem aus den genannten Daten berechneten
Regelwert entspricht, wird von der Steuereinrichtung 7 den Transistoren Q1
und Q2 bzw. Q3 und Q4 eingespeist, um den Elektromotor 2 im Sinne einer
Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges anzutreiben, um die
Fahrgeschwindigkeit auf dem eingestellten Wert zu halten.
Oberhalb des Computerkontroll-Geschwindigkeitsbereiches 12 oder außerhalb
des ersten oberen Grenzwertes, der um 4-6 km/h größer als der eingestellte
Geschwindigkeitswert ist, ist ein verstärkter Verzögerungskontroll-
Geschwindigkeitsbereich 13 definiert, um eine Verzögerungsregelung mit
einem Verzögerungsregelwert auszuführen, der größer als der normale
Verzögerungsregelwert im Computerkontroll-Geschwindigkeitsbereich 12 ist.
Zusätzlich läßt sich unter dem unteren Grenzwert des Computerkontroll-
Geschwindigkeitsbereiches 12 ein ähnlicher verstärkter Beschleunigungskontroll-
Geschwindigkeitsbereich definieren, so daß ein verstärktes
Beschleunigungssignal im geeigneten Augenblick erzeugt werden kann.
Weiterhin ist ein zweiter oberer Grenzwert auf einem Niveau definiert, das
beispielsweise um 10 km/h größer als der eingestellte Geschwindigkeitswert
ist, und es ist ein Kupplungsausrück-Geschwindigkeitsbereich 14 oberhalb
diesem zweiten oberen Grenzwert definiert, um ein Abschaltsignal von der
Steuereinrichtung 7 dem Transistor Q5 einzuspeisen und um die
elektromagnetische Kupplung 3 außer Eingriff zu bringen.
Wird beispielsweise dem Elektromotor 2 kontinuierlich ein
Verzögerungsantriebssignal im verstärkten Verzögerungskontroll-
Geschwindigkeitsbereich 13 eingespeist, so wird eine größere
Verzögerungsregelung durchgeführt, als beim Computerkontroll-
Geschwindigkeitsbereich 12. Man kann auch intermittierend das
Verzögerungsantriebssignal in Gestalt eines Impulssignales einspeisen mit
einer größeren Impulsbreite, als bei dem Computerkontroll-
Geschwindigkeitsbereich 12.
Hat die Fahrgeschwindigkeit den Geschwindigkeitsbereich 14 bei
ausgekuppelter Kupplung erreicht oder den oberen Grenzwert des
Geschwindigkeitsbereiches 13 verstärkter Verzögerungsregelung
überschritten, so wird das Abtriebselement 4 durch das Auskuppeln der
elektromagnetischen Kupplung 3 freigegeben und die Drosselklappe in ihren
voll geschlossenen Zustand über die Rückholfeder 4' zurückgeholt, so daß
ein übermäßiger Anstieg der Fahrgeschwindigkeit durch die
Fahrzeugbremse wirksam vermieden wird. Ferner wird das
Verzögerungsantriebssignal dem Elektromotor 2 während einer gewissen
Zeitspanne eingespeist, nachdem der elektromagnetischen Kupplung 3 ein
Auskupplungssignal eingespeist wurde, wobei das Abtriebselement 4 positiv
in die Verzögerungsgrenzposition verbracht wird, und zwar selbst dann, wenn
die elektromagnetische Kupplung 3 ausgefallen ist, beispielsweise durch
mechanisches Blockieren.
Übersteigt die Fahrgeschwindigkeit den Computerkontroll-
Geschwindigkeitsbereich 12, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug eine
lange Talfahrt ausführt, so wird eine wirksame Verzögerungskontrolle mit
einem solchen Verzögerungsmaß durchgeführt, das größer als beim
Computerkontroll-Geschwindigkeitsbereich 12 ist. Die verstärkte Regelwirkung
gegenüber dem Anstieg der Fahrgeschwindigkeit begrenzt somit
wirksam den Anstieg der Fahrgeschwindigkeit auf den
Geschwindigkeitsbereich 14 der ausgekuppelten Kupplung, und das häufige
Einrücken und Ausrücken der elektromagnetischen Kupplung 3 läßt sich
verhindern.
Es wird somit ein verstärktes Verzögerungsregelsignal, das größer als ein
normales Verzögerungsregelsignal ist, zunächst dem Stellglied eingespeist,
um den Anstieg der Fahrgeschwindigkeit dann zu verhindern, wenn die
Fahrgeschwindigkeit höher als der eingestellte Wert ist. Deshalb läßt sich
bei der vorbeschriebenen Ausführungsform das häufige Einschalten und
Ausschalten der Kupplung zufolge des Anstieges der
Fahrgeschwindigkeit verhindern. Die Verringerung dieser Arbeitsfrequenz
der Kupplung trägt zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Kupplung bei. Da
die Kupplungseingriffsregelung nur stattfindet nach der Regelung durch das
verstärkte Verzögerungsregelsignal, läßt sich die
Gesamtverzögerungsregelung sehr sanft durchführen, zusätzlich zu den
weiteren Vorteilen der Erfindung.
Claims (3)
1. Fahrgeschwindigkeitsregler für ein von einem Verbrennungsmotor mit
einer Drosselklappe (6) angetriebenes Kraftfahrzeug, bestehend aus:
die Steuereinrichtung (7) ein normales Verzögerungssignal erzeugt, wenn die Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem Geschwindigkeitssollwert einen ersten oberen Grenzwert nicht übersteigt, wodurch die Abtriebswelle des Elektromotors (2) mit einer ersten Stellgeschwindigkeit in Schließrichtung der Drosselklappe (6) bewegt wird,
und die Steuereinrichtung (7) ein verstärktes Verzögerungssignal erzeugt, wenn die Abweichung zwischen dem ersten oberen Grenzwert und einem darüberliegenden zweiten oberen Grenzwert liegt, wodurch die Abtriebswelle des Elektromotors (2) mit einer zweiten, gegenüber der ersten Stellgeschwindigkeit erhöhten Stellgeschwindigkeit in Schließrichtung der Drosselklappe (6) bewegt wird,
und die Steuereinrichtung (7) die elektromagnetische Kupplung (3) deaktiviert, wenn die Abweichung den zweiten oberen Grenzwert überschritten hat.
- a) einer Einrichtung (11) zum Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und zur Abgabe eines Geschwindigkeitssignals,
- b) einer Steuereinrichtung (7), die das Geschwindigkeitssignal mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitssollwert vergleicht und ein entsprechendes Stellsignal abgibt,
- c) einem Stellglied (1), dem das Stellsignal zugeführt wird und das über ein Verbindungselement (5) mit der Drosselklappe (6) verbunden ist, bestehend aus einem Elektromotor (2) mit einer Abtriebswelle, einem mit dem Verbindungselement (5) verbundenen Abtriebselement (4), einer zwischen der Abtriebswelle und dem Abtriebselement (4) angeordneten elektromagnetischen Kupplung (3) sowie aus einer Rückholfeder (4'), die auf das Abtriebselement (4) im Sinne des Schließens der Drosselklappe (6) einwirkt, wobei
- d) das Stellsignal in Abhängigkeit des Vergleichs von Geschwindigkeitssignal und Geschwindigkeitssollwert ein Beschleunigungssignal oder ein Verzögerungssignal ist, durch welches die Abtriebswelle des Elektromotors (2) in entgegengesetzte Drehrichtungen bewegt wird, wodurch die Drosselklappe (6) geöffnet oder geschlossen wird,
die Steuereinrichtung (7) ein normales Verzögerungssignal erzeugt, wenn die Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem Geschwindigkeitssollwert einen ersten oberen Grenzwert nicht übersteigt, wodurch die Abtriebswelle des Elektromotors (2) mit einer ersten Stellgeschwindigkeit in Schließrichtung der Drosselklappe (6) bewegt wird,
und die Steuereinrichtung (7) ein verstärktes Verzögerungssignal erzeugt, wenn die Abweichung zwischen dem ersten oberen Grenzwert und einem darüberliegenden zweiten oberen Grenzwert liegt, wodurch die Abtriebswelle des Elektromotors (2) mit einer zweiten, gegenüber der ersten Stellgeschwindigkeit erhöhten Stellgeschwindigkeit in Schließrichtung der Drosselklappe (6) bewegt wird,
und die Steuereinrichtung (7) die elektromagnetische Kupplung (3) deaktiviert, wenn die Abweichung den zweiten oberen Grenzwert überschritten hat.
2. Fahrgeschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (7) das verstärkte Verzögerungssignal
während einer vorbestimmten Zeit ausgibt, wenn die Abweichung den
zweiten oberen Grenzwert überschritten hat.
3. Fahrgeschwindigkeitsregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Grenzschalter (9) vorgesehen ist, der von dem
Abtriebselement (4) betätigt wird und den Elektromotor in der voll
geschlossenen Stellung der Drosselklappe (6) stillsetzt.
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