DE4037550C2 - Bedienungseinrichtung für eine eine Steuereinheit aufweisende Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienungseinrichtung für eine eine Steuereinheit aufweisende Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges, die dazu dient, ein Kraftfahrzeug mit einer jeweils vorgegebenen, gleichbleibenden Geschwindigkeit fahren zu lassen.

Im allgemeinen ist eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges so aufgebaut, daß eine Steuereinheit beim Empfang eines Befehlssignals, das von einem Fahrgeschwindigkeitsschalter bei Betätigung durch den Fahrer erzeugt wird, eine Drosselklappe im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine ansteuert, so daß diese durch eine Stelleinheit geöffnet bzw. geschlossen wird, damit das Fahrzeug mit einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit fährt.

Ein Beispiel einer solchen Fahrgeschwindigkeitsregelanlage mit einem Fahrgeschwindigkeitsschalter und einer Steuereinheit gemäß einem firmeninternen Stand der Technik der Anmelderin ist in Fig. 2 dargestellt. Die bekannte Fahrgeschwindigkeitsregelanlage hat einen Fahrgeschwindigkeitsschalter 1 und eine Steuereinheit 2. Der Fahrgeschwindigkeitsschalter 1 ist gemeinsam mit einem Hupenschalter 3 und einem Audioschalter 4 in einem Lenkrad (nicht gezeigt) angeordnet und bildet einen Lenkrad-Einbauschaltkreis 5. Der Hupenschalter 3 ist am einen Ende über einen Schleifring 6 mit einem Hupenrelais 7 verbunden, das seinerseits mit einer Spannungsversorgung V1 und einer Hupe 8 verbunden ist. Der Hupenschalter 3 liegt ferner mit seinem anderen Ende über ein Lager in einer Lenkspindel (nicht gezeigt) auf Masse. Der Fahrgeschwindigkeitsschalter 1 umfaßt einen Aufhebeschalter 9 zum Aufheben des Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs, einen Einstell/Freilaufbetriebs- Schalter 10 zum Einstellen eines Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs während eines Nicht-Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs sowie zum automatischen Verzögern des Fahrzeugs während eines Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs und einen Wiederaufnahme/Beschleunigungs- Schalter 11 zur automatischen Wiederaufnahme des Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs während eines Nicht-Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs sowie zum Beschleunigen des Fahrzeugs während eines Fahrgeschwindigkeitsregelbetriebs. Der Einstell/Freilaufbetriebs-Schalter 10 ist mit einem Widerstand R1 in Reihe geschaltet unter Bildung einer ersten Reihenschaltung. Der Wiederaufnahme/Beschleunigungs-Schalter 11 ist mit einem Widerstand R2 in Reihe geschaltet unter Bildung einer zweiten Reihenschaltung. Die erste Reihenschaltung aus Einstell/Freilaufbetriebs-Schalter 10 und Widerstand R1, die zweite Reihenschaltung aus Wiederaufnahme/ Beschleunigungsschalter 11 und Widerstand R2 und der Aufhebeschalter 9 sind einander parallelgeschaltet. Der Fahrgeschwindigkeitsschalter 1 ist mit einem Ende über einen Schleifring 12 mit der Steuereinheit 2 und mit dem anderen Ende mit dem Hupenschalter 3 und gemeinsam mit diesem mit Masse verbunden. Der Audioschalter 4 ist mit einem Ende über einen Schleifring 13 mit einer Audiosteuerschaltung 14 und mit dem anderen Ende über einen Schleifring 15 mit einer Versorgungsspannung V2 verbunden. In der Steuereinheit wird ein Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitsschalters 1, das in die Steuereinheit 2 über den Schleifring 12 eingegeben wird, über einen Widerstand R3 mit einer Spannungsversorgung V3 verbunden und den jeweiligen positiven Eingängen von Vergleichern 16-18 zugeführt. Die negativen Eingänge der Vergleicher 16-18 sind über entsprechende Widerstände R4-R6 mit der Spannungsversorgung V3 und gleichzeitig über einen Widerstand R7 mit Masse verbunden. Die Spannungen VH, VM und VL sind so vorbestimmt, daß sie der folgenden Beziehung genügen: VH<VM<VL. Die Ausgänge der Vergleicher 16-18 sind über Widerstände R8-R10 mit einer 5-V-Spannungsversorgung verbunden, und die Ausgangssignale Va-Vc dieser Vergleicher werden einer CPU 19 zugeführt.

Wenn im Betrieb der Einstell/Freilaufbetriebs-Schalter 10 eingeschaltet wird, während das Fahrzeug ohne Fahrgeschwindigkeitsregelung fährt, wird die der Steuereinheit 2 zugeführte Eingangsspannung Vi gleich {R1/(R1+R3)}V3, was zwischen VH und VM liegt, so daß die Ausgangsspannung Va des Vergleichers 16 hoch wird, während die Ausgangsspannungen Vb, Vc niedrig bleiben. Infolgedessen wird die CPU 19 aktiviert und erkennt ein Befehlssignal vom Einstell/Freilaufbetriebs- Schalter 10 und steuert die Drosselklappe dementsprechend an. Wenn der Wiederaufnahme/Beschleunigungs- Schalter 11 bzw. der Aufhebeschalter 9 eingeschaltet werden, erkennt die CPU 19 gleichermaßen ein Befehlssignal von diesen Schaltern und steuert die Drosselklappe an. Diese Betriebsbeziehungen sind in der folgenden Tabelle I aufgelistet.

Tabelle I

Bei der obigen Fahrgeschwindigkeitsregelanlage sind jedoch die Schalter 9-11 gemeinsam mit dem Hupenschalter 3 mit Masse verbunden, so daß sich der Massespannungspegel dieser Schalter mit dem Einschalten des Hupenschalters 3, mit Schwingungen des Lenksystems und dergleichen ändert. Da außerdem die Schalter 9-11 über das Lager in der Lenkspindel auf Masse sind, ändert sich der Massespannungspegel ebenfalls infolge einer zeitlichen Änderung des Kontaktwiderstands des Lagers, der im Lauf der Zeit allmählich höher wird. Aus diesen Gründen treten manchmal unerwünschte Situationen auf, wobei die Fahrgeschwindigkeitsregelung nicht eingestellt werden kann, wenn der Einstell/Freilaufbetriebs- Schalter 10 eingeschaltet ist, oder nicht aufgehoben werden kann, wenn der Aufhebeschalter 9 eingeschaltet ist.

Bei einer derartigen Bedienungseinrichtung für eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage beeinflussen somit unerwünschte Potentialänderungen die Steuereinheit wegen der Übergangswiderstände der Masseführung über ein Lager in der Lenkradspindel und wegen der galvanischen Kopplung der Masseleitungen zwischen dem Hupenstromkreis und dem Stromkreis des Fahrgeschwindigkeitsschalters. Dadurch wird ein sicherer Betrieb der Fahrgeschwindigkeitsregelanlage beeinträchtigt.

In der Veröffentlichung von J. Wilhelm et al. "Elektromagnetische Verträglichkeit", 4. Auflage, Expert-Verlag 1989, Seiten 29 und 30, ist das Thema der galvanischen Einkopplung behandelt, wobei darauf hingewiesen ist, daß die galvanische Einkopplung vermieden oder verringert werden kann, indem man entweder einen von der Struktur entkoppelten separaten Rückleiter und/oder eine möglichst niederohmige Ausführung der Struktur verwendet, also mit guten Verbindungen bei den Übergängen arbeitet. Die Konzeption einer Fahrgeschwindigkeitsregelung mit einer speziellen Schaltungskonfiguration ist in dieser Druckschrift nicht behandelt.

In der US-PS 3 455 411 ist eine Geschwindigkeitsregelanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Schalterkombination angegeben, die direkt im Lenkrad angeordnet ist. Dabei wird die Schaltung von drei Schaltern ausgewertet, die zwischen Masse und einer Stromversorgung angeordnet sind. An die Stromversorgung angeschlossen und damit in demselben Stromkreis vorgesehen ist dort ein weiterer Schalter für die Betätigung eines Hupenrelais angeordnet, so daß ähnliche Probleme in der Praxis auftreten, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 2 der Zeichnungen erläutert sind.

In der DE 31 13 191 C2 ist ein Schaltgerät für ein Fahrzeug angegeben, das folgendes aufweist: einen an einem Lenkrad angeordneten und mit einem elektrischen Stromkreis zur Steuerung eines im Fahrzeug vorgesehenen ersten Gerätes verbundenen ersten Schalter; eine am Lenkrad angeordnete Anzahl von zweiten Schaltern zur Steuerung von weiteren im Fahrzeug vorgesehenen Geräten und eine zugehörige Signalgebereinrichtung zur Erzeugung eines der Betätigung eines jeweils ausgewählten zweiten Schalters entsprechenden Signals. Dabei ist vorgesehen, daß in der Lenksäule angeordnete Signalgebereinrichtungen Geschwindigkeitssteuersignale erzeugen, die zu einer im Fahrzeug angeordneten Regeleinrichtung übertragen werden. Weiterhin ist angegeben, daß die unterschiedlichen Signalspannungspegel störabhängig sind, so daß eine genaue Identifizierung der den einzelnen Geschwindigkeitsschaltern zugeordneten Signalpegel nicht immer mit der erforderlichen Zuverlässigkeit gewährleistet ist.

Bei dem Schaltgerät gemäß der DE 31 13 191 C2 ist vorgesehen, die mit der Übertragung von Gleichspannungspegeln verbundenen Nachteile dadurch zu vermeiden, daß das von einer Signalgebereinrichtung erzeugte Signal von unterschiedlicher Frequenz ist, wobei am Lenkrad ein Modulator angeordnet ist, der das von der Signalgebereinrichtung abgegebene Signal einer Gleichspannung aufmoduliert. Weiterhin wird mit einem Demodulator das modulierte Gleichspannungssignal demoduliert und über einen Decodierer die Steuerung der Geräte in Abhängigkeit vom Demodulationssignal vorgenommen. Eine derartige Anordnung bringt ersichtlich einen erheblichen Schaltungsaufwand mit sich.

Die Veröffentlichung von Ernst Habiger, "Elektromagnetische Verträglichkeit", Hüthig-Verlag 1985, Seiten 28 bis 34, befaßt sich mit der Fragestellung, wie unter dem Aspekt der elektromagnetischen Verträglichkeit Leistungsschaltelemente mit informationsverarbeitenden Einrichtungen gemeinsam zu betreiben sind, ohne daß unerwünschte Auswirkungen auf die Informationselektronik auftreten, die mit geringen Spannungs- und Leistungspegeln arbeitet.

Dabei ist in dem Kapitel "Galvanische Beeinflussungen" allgemein dargelegt, wie galvanische Störbeeinflussungen zustande kommen und wie diesen Einflüssen zu begegnen ist. In diesem Zusammenhang ist angegeben, daß es zweckmäßig sein kann, die Bezugspotentiale verschiedener Baugruppen auf einen gemeinsamen Punkt zu führen, wobei dieser gemeinsame Punkt auch ein gemeinsamer Massepunkt sein kann. Die Probleme einer Bedienungseinrichtung für eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs sind dort nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienungseinrichtung für eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges anzugeben, die einen zuverlässigen Betrieb in der Praxis gewährleistet, ohne daß durch Übergangswiderstände oder andere Ursachen Spannungsänderungen in der Bedienungseinrichtung entstehen, die deren Funktion nachteilig beeinträchtigen.

Gemäß der Erfindung wird eine Bedienungseinrichtung für eine eine Steuereinheit aufweisende Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges angegeben, die folgendes aufweist: einen Fahrgeschwindigkeitsschalter, der am Lenkrad des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, einen mit einem ersten Schleifring verbundenen Eingang sowie einen mit einem zweiten Schleifring verbundenen Ausgang aufweist und aus einer Vielzahl von parallelgeschalteten Schalterelementen besteht, die selektiv betätigbar sind, um eine Signalspannung mit unterschiedlichem Pegel am Ausgang des Fahrgeschwindigkeitsschalters zu liefern, wobei der Eingang des Fahrgeschwindigkeitsschalters über den ersten Schleifring mit einer Versorgungsspannung verbunden ist, und eine Vielzahl von Vergleichern, die in einem Eingangskreis der Steuereinheit vorhanden sind und denen die über den zweiten Schleifring geführte Signalspannung des Fahrgeschwindigkeitsschalters sowie die Versorgungsspannung zugeführt werden, um daraus Steuersignale für den Betrieb der Fahrgeschwindigkeitsregelanlage zu gewinnen und abzugeben, wobei die Signalspannung einem jeweils ersten Eingang der Vergleicher parallel zugeführt wird und diese ersten Eingänge über einen Widerstand mit einem zentralen Massepunkt verbunden sind, und wobei die Versorgungsspannung einem jeweils zweiten Eingang der Vergleicher über Anschlüsse eines aus Widerständen bestehenden, ebenfalls mit dem zentralen Massepunkt verbundenen Spannungsteilers zugeführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Bedienungseinrichtung wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Insbesondere wird mit den Maßnahmen eine Masseführung für den Fahrgeschwindigkeitsschalter über ein Lager in der Lenkradspindel vermieden, und es ist ein Betrieb der Bedienungseinrichtung möglich, ohne daß weitere Schleifringe bzw. ähnliche Kontakte im Lenkrad angeordnet werden müssen. Aufgrund der Tatsache, daß sowohl die Steuereinheit als auch der Fahrgeschwindigkeitsschalter ein und dieselbe Spannungsversorgung verwenden, sind eventuelle Schwankungen dieser Spannungsversorgung beim Betrieb der Geschwindigkeitsregelung nicht nachteilig. Dies ergibt sich daraus, daß lediglich Potentialverhältnisse über die jeweiligen Widerstandskombinationen mittels der Vergleicher ausgewertet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Schaltbild einer Bedienungseinrichtung für eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 ein der Fig. 1 ähnliches Schaltbild für eine Fahrgeschwindigkeitsregelanlage gemäß einer früheren Konstruktion der Anmelderin.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung für ein Ausführungsbeispiel der Fahrgeschwindigkeitsregelanlage. Dabei ist ein Einstell/Freilaufbetriebs- Schalter 110 mit einem Widerstand R11 in Reihe geschaltet, und ein Wiederaufnahme/Beschleunigungsschalter 111 ist mit einem Widerstand R12 in Reihe geschaltet; diese Schalter 110 und 111 sind einem Aufhebeschalter 109 parallelgeschaltet, so daß sie gemeinsam einen Fahrgeschwindigkeitsschalter 100 bilden. Der Fahrgeschwindigkeitsschalter 100 ist mit einem Ende mit einer Steuereinheit 102 über einen Schleifring 112 verbunden, und sein anderes Ende liegt nicht auf Masse, sondern ist statt dessen über einen Schleifring 115 mit einer Versorgungsspannung V2 für einen Audioschalter 104 verbunden. Die Steuereinheit 102 umfaßt Vergleicher 116-118, deren negative Eingänge mit der Versorgungsspannung V2 verbunden sind. Zwischen den Schleifring 112 und Masse ist ein Widerstand R13 geschaltet. Widerstände R14-R20 entsprechen den Widerständen R4-R10 der bekannten Anlage von Fig. 2. Im übrigen entspricht der Aufbau dieses Ausführungsbeispieles der bekannten Fahrgeschwindigkeitsregelanlage nach Fig. 2.

Nachstehend wird der Betrieb des Ausführungsbeispiels erläutert. Zuerst werden die Betriebszustände dieser Anlage in der Tabelle II aufgelistet:

Tabelle II

Wenn der Einstell/Freilaufbetriebs-Schalter 110 eingeschaltet wird, wird die Eingangsspannung VE zur Steuereinheit gleich {R13/(R11+R13)}V2, was zwischen VM und VL liegt, und Va und Vb werden beide zu 0 V, während Vc zu 5 V wird. Damit wird Vc mit 5 V in die CPU 119 eingegeben, die dann bestimmt, daß der Einstell/Freilaufbetriebs-Schalter 110 eingeschaltet ist, und aufgrund dieser Feststellung die Steuerung ausführt. Wenn andererseits der Wiederaufnahme/Beschleunigungs- Schalter 111 eingeschaltet wird, wird VE zu {R13/(R12+R13)}V2, was zwischen VM und VH liegt, und Va wird zu 0 V, während Vb und Vc beide zu 5 V werden. Infolgedessen wird Vc mit 5 V in die CPU 119 eingegeben, die daraufhin bestimmt, daß ihr ein Wiederaufnahme/Beschleunigungs- Signal zugeführt wird, und aufgrund dieser Feststellung die Steuerung durchführt. Wenn der Aufhebeschalter 109 eingeschaltet wird, wird V1 zu V2, und Va, Vc und Vc werden sämtlich gleich 5 V. Damit wird Vc mit 5 V in die CPU 119 eingegeben, die dann feststellt, daß ihr ein Aufhebesignal zugeführt wird, und die Aufhebesteuerung durchführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Nicht-Ausgangsanschluß des Fahrgeschwindigkeitsschalters 100 nicht mit Masse verbunden, so daß er frei von Einflüssen infolge von Schwankungen des Massespannungspegels ist. Außerdem ist die Versorgungsspannung V2 dem Fahrgeschwindigkeitsschalter 100 und der Steuereinheit 102 gemeinsam zugeordnet, so daß Schwankungen in der Versorgungsspannung V2 nicht zu fehlerhaftem Betrieb der CPU 119 führen, was bei der bekannten Anlage der Fall wäre. Ferner ist es nicht notwendig, die Anzahl der Schleifringe 6, 112, 113 und 115 zu erhöhen oder die Präzision der Widerstände R11-R13 zu verbessern. Infolgedessen kann eine hochzuverlässige Fahrgeschwindigkeitsregelanlage kostengünstig bereitgestellt werden.

Wie oben beschrieben, sind bei der Erfindung die Eingänge des Fahrgeschwindigkeitsschalters nicht an Masse gelegt, so daß das Ausgangssignal des Schalters frei von durch Änderungen des Massespannungspegels bedingten Einflüssen ist. Die Verwendung einer gemeinsamen Energieversorgung für den Fahrgeschwindigkeitsschalter und die Steuereinheit kann ferner die durch Änderungen in der Energiezuführung auftretenden Einflüsse ausschließen, wodurch Fehlfunktionen der Anlage verhindert werden.

Claims (1)

1. Bedienungseinrichtung für eine eine Steuereinheit (102) aufweisende Fahrgeschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges, umfassend:
   einen Fahrgeschwindigkeitsschalter (100), der am Lenkrad des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, einen mit einem ersten Schleifring (115) verbundenen Eingang sowie einen mit einem zweiten Schleifring (112) verbundenen Ausgang aufweist und aus einer Vielzahl von parallelgeschalteten Schalterelementen (109, 110, 111) besteht, die selektiv betätigbar sind, um eine Signalspannung (VE) mit unterschiedlichem Pegel am Ausgang des Fahrgeschwindigkeitsschalters (100) zu liefern, wobei der Eingang des Fahrgeschwindigkeitsschalters (100) über den ersten Schleifring (115) mit einer Versorgungsspannung (V2) verbunden ist,
   eine Vielzahl von Vergleichern (116, 117, 118), die in einem Eingangskreis der Steuereinheit (102) vorhanden sind und denen die über den zweiten Schleifring (112) geführte Signalspannung (VE) des Fahrgeschwindigkeitsschalters (100) sowie die Versorgungsspannung (V2) zugeführt werden, um daraus Steuersignale für den Betrieb der Fahrgeschwindigkeitsregelanlage zu gewinnen und abzugeben, wobei die Signalspannung (VE) einem jeweils ersten Eingang der Vergleicher (116, 117, 118) parallel zugeführt wird und diese ersten Eingänge über einen Widerstand (R13) mit einem zentralen Massepunkt verbunden sind, und wobei die Versorgungsspannung (V2) einem jeweils zweiten Eingang der Vergleicher (116, 117, 118) über Anschlüsse eines aus Widerständen (R14, R15, R16, R17) bestehenden, ebenfalls mit dem zentralen Massepunkt verbundenen Spannungsteilers zugeführt wird.