DE69106143T2

DE69106143T2 - Einrichtung und verfahren zum bedienen eines fahrzeugantriebs und dessen anordnung.

Info

Publication number: DE69106143T2
Application number: DE69106143T
Authority: DE
Inventors: Bengt Elgh; Per Gillbrand; Hans Johansson; Per Johansson
Original assignee: Saab Automobile AB
Current assignee: Saab Automobile AB
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: WO1992006860A1; SE465868B; SE9003318D0; JPH06504014A; EP0553192A1; EP0553192B1; DE69106143D1; SE9003318L; US5335743A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Steuervorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, eine Fahrzeug-Steueranordnung, in welche diese Vorrichtung eingegliedert ist, entsprechend der Beschreibung im Oberbegriff des Anspruchs 12, und ein auf dieser Anordnung basierendes Fahrzeug-Steuerverfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 15 beschrieben ist. Die Steuervorrichtung, die Steueranordnung und das Steuerverfahren sind vorzugsweise für mit einem Lenkrad ausgestattete Kraftfahrzeuge bestimmt, bei denen Handbetätigungsorgane sowohl für die Motorregelung- als auch die Gangwechselfunktionen so einfach wie möglich sein sollen, um einen sicheren und wirtschaftlichen Fahrbetrieb zu fördern.

STAND DER TECHNIK

Für das Betätigen der Motorregelung, des Getriebes und der Bremsen von Kraftfahrzeugen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Ein Fußpedal ist das üblichste Mittel zum Betätigen der Motorregelung in einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibus, unabhängig davon, ob der Motor die Räder über ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe antreibt. In einigen Fällen kann diese Steuerung durch eine Einrichtung zur Beibehaltung einer gleichbleibenden Fahrgeschwindigkeit in Form einer "Geschwindigkeitsregelungs"-Funktion erweitert werden, die gewöhnlich über einen an der Lenksäule angeordneten Hebel betätigt wird. Nach Aktivierung durch manuelles Betätigen des Hebels steuert die Funktion die Drosselklappe in der Weise, daß sie bestrebt ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf dem im Augenblick der Betätigung herrschenden Wert konstant zu halten. In manchen Fällen können in den Geschwindigkeitsreglerhebel auch Funktionen zur Drosselklappensteuerung für das Verzögern oder Beschleunigen des Fahrzeuges integriert sein. Verzögerung wird durch abruptes Schließen der Drosselklappe und Beschleunigung durch abruptes Öffnen der Drosselklappe auf eine vorbestimmte, gleichbleibende Stellung erzielt.
Manuelle Motorregelsteuerungen, die am Lenkrad angeordnet oder in dieses integriert sind, werden in für Behinderte modifizierten Kraftfahrzeugen benutzt, hauptsächlich um den Forderungen von an den Beinen gelähmten Fahrern zu entsprechen. Beispiele von am Lenkrad angeordneten Steuerungen sind aus den Patentanmeldungen DE-A-2 841 786 und EP-A-69 090 bekannt.
In diese Art Motorregelsteuerung in für Behinderte abgeänderten Fahrzeugen können auch Bremssteuerungsfunktionen eingegliedert sein, wie sie in der Patentanmeldung EP-A-200769 und im Patent US-A-4 496 018 beschrieben sind.
Die Patentschrift US-A-4 077 487 offenbart eine Variante mit einer sekundären manuellen Bremssteuerung, die an der Lenksäule angeordnet ist und eine Handbetätigung der Bremsen ermöglicht.
Viele der bis heute ersonnenen Steuerungen haben Steuerungsaktionen mit großen Bewegungen erfordert, zu denen der gesamte Arm oder Fuß benutzt werden mußte, oder haben die für alle Steuerungsaktionen gestellten Forderungen nicht berücksichtigt, daß sichergestellt sein muß, daß das Fahrzeug in kontrollierter Weise gefahren wird.
Im allgemeinen sind radmontierte Brems- und/oder Motorregelsteuerungen, wie sie hauptsächlich in für Behinderte abgeänderten Fahrzeugen verwendet werden, in Fahrzeuge mit automatischen Getrieben eingebaut. In diesem Zusammenhang haben automatische Getriebe den natürlichen Nachteil, daß ein vom Fahrer durch die Kickdown-Funktion eingeleiteter Gangwechsel nur stattfindet, wenn sich die Motordrehzahl erhöht hat. Andererseits erfordert das Gangwechseln durch Handbetätigung des Gangschalthebels, daß der Fahrer seine Hand vom Lenkrad löst.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung und Vereinfachung der dem Fahrer zur Verfügung stehenden Steuerfunktionen, hauptsächlich derjenigen, die zum Bedienen des Motors und des Getriebes erforderlich sind, durch Bereitstellen einer für ihn bequem erreichbaren und ergonomisch konzipierten Steuervorrichtung, die eine Steuerung der für das Fahren des Fahrzeugs notwendigen Betätigungssysteme verschaffen.
Die Vereinigung der Motorregel- bzw. Gaspedal- und Gangwechselsteuerungen in ein und derselben Einheit, unter Benutzung verschiedener Daumengriffe zur jeweiligen Betätigung, und die Anordnung der Steuerung am Lenkrad schaffen ein Steuersystem, das für Langstreckenfahrten äußerst praktisch ist und das vom Fahrer nicht fordert, daß er zum Betätigen der Steuerung das Lenkrad losläßt oder einen oder beide Füße von einem Pedal zum anderen bewegt.
Somit sind die Steuerung, die Anordnung und das Verfahren, die von der Erfindung zum Betätigen von Servomechanismen für den Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges benutzt werden, durch die speziellen Merkmale gekennzeichnet, die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 12 und 15 genannt sind.
Die Anordnung der Steuerung an einer Lenkradspeiche unmittelbar neben dem Kranz ermöglicht die Betätigung der Gaspedal- und Bremsfunktionen durch die Bewegung eines einzigen Daumens unter Benutzung eines getrennten und verschiedenen Daumengriffs für jede Funktion, ohne daß das Rad losgelassen werden muß.
Bei einer Ausführungsform ist in die Steuerung eine Gaspedalsteuerfunktion eingegliedert, die dem auf das Steuergerät ausgeübten Druck proportional ist. Dies ermöglicht es, die Einheit so auszulegen, daß eine Steuerung möglich ist, ohne daß zur Feineinstellung der Drosselklappe große Steuerbewegungen nötig sind. Dies ist ein Vorteil insoweit, als es die Notwendigkeit beseitigt, für die Durchführung größerer Gaspedaleinstellungen das Lenkrad loszulassen, und der Fahrer eine direkte Rückkopplung hinsichtlich der Gaspedalstellung erhält, ohne daß er den Blick von der Straße abwenden muß.
Die Steuerung, das System, in dem sie verwendet wird, und das Steuerungsverfahren, die in dieser Erfindung verwendet werden, vereinfachen die dem Fahrer zur Verfügung stehenden Einrichtungen zur Motorregelung und zum Gangwechseln. Bei einem Personenkraftwagen mit Linkslenkung, bei dem die Steuerung auf der linken Lenkradspeiche angeordnet ist, welche mit dem Kranz an der Stelle verbunden ist, die normalerweise von der linken Hand erfaßt wird, kann der Fahrer eine vollständige Steuerung des Fahrzeugs mit dieser Hand vornehmen, wodurch er seine rechte Hand nach Bedarf zum Betätigen anderer Funktionen, z.B. Radio oder Klimaanlage, benutzen kann. Somit kann die linke Hand für das Fassen des Lenkrades benutzt und der Daumen zur vollständigen Gaspedalsteuerung, genau wie durch ein herkömmliches Pedal, und zur Durchführung von Gangwechseln eingesetzt werden.
Zusätzlich zur Steuerung der Gaspedal- und Gangwechselfunktionen besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, dem Fahrer die Betätigung der Bremsen zu ermöglichen. Nach einem zweckdienlichen Verfahren kann die Bremsensteuerfunktion aktiviert werden, wenn der auf die Steuerung ausgeübte Druck zum Verzögern des Fahrzeuges einen voreingestellten Wert überschreitet, bei dem die Drosselklappe vollständig geschlossen ist. Die aufgebrachte Bremskraft wird der Differenz zwischen dem voreingestellten und dem tatsächlichen Druck proportional sein.
Weil somit sowohl die Gaspedalsteuerung als auch, wenn zutreffend, die Bremsensteuerung nach dem Schließen der Drosselklappe in direktem Verhältnis zu dem vom Fahrer aufgebrachten Druck steht, wird der Fahrer volle Kontrolle über diese Funktionen haben. Um ferner dem Fahrer eine sofortige Bestätigung darüber zu geben, daß durch Betätigen des entsprechenden Gangwechsel-Daumengriffs in der Steuerung ein Gangwechsel durchgeführt worden ist, sind in die Steuerung Druckpunkt-Einrichtungen eingegliedert, die auf diese Daumengriffe wirken. Der Fahrer spürt den Druckpunkt direkt im Finger oder Daumen, was es ihm ermöglicht, die Betätigung in rascher Aufeinanderfolge zu wiederholen, wenn mehrere Gangwechsel erforderlich sind.
Um die gesamte Fahrbetriebsteuerung weiter zu verbessern, wird dieselbe Steuerung für die Gaspedalsteuerung bis zu einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit benutzt. In diesem Falle wird es dem Fahrer durch die Betätigung eines zusätzlichen, von den Daumengriffen für Gangwechsel und Gaspedal getrennten Daumengriffs ermöglicht, aus einer Vielzahl vorbestimmter Geschwindigkeiten eine anzuwählen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen können die Werte so vorgewählt sein, daß der erste eine kleinste Geschwindigkeitsgrenze darstellt, der zweite die nächsthöhere Grenze und so fort. Das Einrücken der entsprechenden vorgewählten Geschwindigkeit kann durch mehrfaches Betätigen des Daumengriffs, vorzugsweise gegen eine Druckpunkt-Einrichtung, ausgeführt werden, wobei eine einmalige Betätigung den ersten Wert, zwei Betätigungen den zweiten Wert und so fort anwählen.
Die Erfindung stellt einen großen Fortschritt hinsichtlich der Ermöglichung einer manuellen Steuerung des Fahrzeugs durch den Fahrer bei Einsatz minimaler Muskelkräfte, unter Beibehaltung einer entspannten Haltung beim Fahren dar. Komfort und Sicherheit werden dadurch verbessert, daß der Fahrer die Getriebe- und die Drosselklappenstellung, die in einem speziellen Augenblick erforderlich sind, rasch anwählen kann.
Die Erfindung geht von der Voraussetzung aus, daß es der Fahrer ist, der als erster erkennt, wenn ein Gangwechsel oder eine Gaspedalbetätigung erforderlich ist. Außerdem ist es für den Fahrer nützlich, erstens, wenn er den Gang wechseln kann, bevor die Notwendigkeit hierzu entsteht (wie es häufig unter kritischen Umständen, insbesondere beim Überholen vorkommt) und zweitens, wenn er als Fahrer unabhängig über die Notwendigkeit eines Gangwechsels und über den Grad der erforderlichen Gaspedalbetätigung entscheiden kann. Dies fördert die Freude am Fahren und beseitigt die Risiken, die beim Fahren eines Personenkraftwagens mit übermäßiger Automatisierung der Steuersysteme für Motor und Getriebe/Antriebsstrang natürlich vorhanden sind und die Konzentration des Fahrers bei Langstreckenfahrten nachteilig beeinflussen können.
Die bei dieser Erfindung verwendete und am Lenkrad angeordnete kombinierte Steuerung bietet eine wirkungsvollere, zuverlässigere und koordinierte Steuerprozedur, die es dem Fahrer gestattet, absichtliche Steueraktionen mittels kleiner Bewegungen des Daumens der das Lenkrad fassenden Hand durchzuführen, anders als bei Steuerungen des herkömmlichen Typs, welche die Benutzung eines ganzen Arms, eines oder beider Beine erfordern, um Steueraktionen, wie und wenn notwendig, auszuführen.
Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile sind in den beigefügten Ansprüchen und in der nachstehenden Beschreibung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Steuerung, der Anordnung, in welche diese Steuerung eingegliedert ist, und des Verfahrens, mit dem die genannte Anordnung für das Fahren des Fahrzeugs benutzt wird, näher dargestellt. Die Beschreibung nimmt auf die beigefügten Zeichnungen bezug.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeuglenkrad mit einer an einer der Radspeichen angeordneten Steuerung zur Fahrbetriebsteuerung,
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Steuerung entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch die Steuerung entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2, und
Fig. 4 zeigt eine Anordnung zum Steuern der Gaspedal-, Gangwechsel- und Bremsfunktionen des Fahrzeugs mittels der in Fig. 1-3 dargestellten Steuerung.

BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuerung 13, die an einer Lenkvorrichtung, vorzugsweise einem Lenkrad 11 angeordnet ist. Das Lenkrad besteht üblicherweise aus einem Kranz 15, der mit der Nabe durch zwei oder mehr Speichen 12 verbunden ist. Die Nabe trägt einen federbelasteten Deckel 14, der beim Niederdrücken ein Warnhupe betätigen kann. Die Steuerung ist auf der Oberseite einer Speiche 12 in unmittelbarer Nähe zum Kranz 15 angeordnet, wodurch die Steuerung beispielsweise mit dem Daumen betätigt werden kann, während der Fahrer den Lenkradkranz weiter ergriffen hält. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Steuerung auf der linken Speiche angeordnet. Dies ist bei Fahrzeugen mit Linkslenkung vorteilhaft, bei denen verschiedene andere Steuerorgane, z.B. Gangschalthebel, Radio, Klimaanlagenbedientafel usw., die während der Fahrt des Personenkraftwagens häufig mit der rechten Hand betätigt werden müssen, üblicherweise rechts und im Abstand vom Lenkrad 11 an einem Instrumentenbrett oder einer Mittelkonsole angeordnet sind. Die Steuerung 13 ist in vier Richtungen 41-44 in einer zur Ebene des Lenkrades 11 parallelen Ebene kippbar. Die Steuerrichtungen sind paarweise entgegengesetzt ausgerichtet, so daß in einem Paar 41,42 eine erste Steuerrichtung 41 einer zweiten Steuerrichtung 42 entgegengesetzt ist, und in einem anderen Paar 43,44 eine dritte Steuerrichtung 43 einer vierten Steuerrichtung 44 entgegengesetzt ist, wobei die einzelnen Paare 41,42 und 43,44 im wesentlichen rechtwinklig zueinander sind.
Um eine manuelle Betätigung in jeder der Steuerrichtungen 41- 44 zu ermöglichen, ist die Steuerung mit Daumengriffen 51-54 versehen, die aus konkaven Vertiefungen in den Seiten eines vierseitigen Knopfes 34 bestehen, der auf dem oberen Hebel 35 der Steuerung 13 angeordnet ist. Die Ausübung von Druck auf den Daumengriff 51 ermöglicht die Betätigung der Steuerung in der Steuerrichtung 41. Auf ähnliche Weise wird die Betätigung in den Richtungen 42-44 durch Ausüben von Druck auf die zugehörigen Daumengriffe 52-54 erzielt.
Somit werden für die Steuerung des Fahrbetriebes die Richtungen 41 und 42 zum Öffnen bzw. Schließen der Motordrosselklappe und die Richtungen 43 und 44 zum Herauf- bzw. Herunterschalten des Getriebes, bezogen auf den im gegebenen Augenblick eingelegten Gang, benutzt. Bei einer zweckdienlichen Ausführungsform der Steuerung ist der vierseitige Knopf 34 an der Steuerung 13 kegelstumpfförmig und mit einem fünften Daumengriff 55 versehen, der aus einer konkaven Vertiefung im kegelstumpfförmigen Abschnitt besteht und in einer zur Ebene des Lenkrades 11 parallelen Ebene angeordnet ist. In diesem Falle ist die Steuerung auch in einer fünften, zur Lenkradebene normalen Steuerrichtung 45 (sh. Fig. 2 und 3) betätigbar. Die Betätigung des Daumengriffs 55 in der Steuerrichtung 45 kann benutzt werden, um zur Fahrbetriebsteuerung eine Geschwindigkeitsregelungs-Funktion zu betätigen.
Zur Darstellung der Art und Weise, in der Steuersignale für jede der Steuerrichtungen 41-45 mittels der Steuerung 13 erzeugt werden, ist in Fig. 2 und 3 ein Grundmodell der Konstruktion dargestellt. In den Figuren wurden die charakteristischen Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung im Vergleich zu einer tatsächlichen Steuerung, die kleiner und kompakter baut, übertrieben dargestellt. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Steuerung entlang der Linie II-II in Fig. 1 durch die linke Speiche 12 des Lenkrades. Zur Gaspedalsteuerung ist somit die Steuerung in den Steuerrichtungen 41 und 42 bewegbar, in denen die Drosselklappe geöffnet bzw. geschlossen wird. Zur Erzielung eines Steuersignals, das dem vom Fahrer auf die Daumengriffe 51 und 52 ausgeübten Druck proportional ist, kann eine auf dem oberen Hebel 35 der Steuerung angeordnete Einrichtung, z.B. ein Dehnungsmeßstreifen 60 verwendet werden. Weil der untere Hebel 36 der Steuerung 13 durch abstützende Gleitlager 37 in der Vertiefung in der Radspeiche 12 seitlich geführt ist und an einer (weiter unten näher beschriebenen) Vorrichtung 63 auf dem Grund der Vertiefung befestigt ist, wird der obere Hebel 35 beim Betätigen der Daumengriffe 51 und 52 in der Steuerrichtung 41 bzw. 42 biegeverformt. Beim Loslassen der Steuerung nimmt der obere Hebel 35 wieder seine anfängliche Gestalt an und die Steuerung wird in die Mittelstellung zurückgestellt. Der obere Hebel 35 der Steuerung 13 sollte vorzugsweise aus einem polymeren Werkstoff, der eine bestimmte Elastizität besitzt, hergestellt und von solcher Auslegung und solchen Abmessungen sein, die an die Kräfte angepaßt sind, welche zur Motorregelung von der kleinsten bis zur größten Drosselklappenstellung innerhalb des Raumes erforderlich sind, der zur Biegeverformung in der Vertiefung in der Radspeiche zur Verfügung steht. Der obere Hebel 35 sollte vorzugsweise von rechteckiger Querschnittsgestalt sein, mit Befestigung des Dehnungsmeßstreifens 60 an einer der Seitenflächen, die in einer zu den Steuerrichtungen 41,42 rechtwinkligen Ebene liegen. Die Biegeverformung des oberen Hebels 35 in den Richtungen 41 und 42 verursacht eine Kompression bzw. ein Dehnen des Dehnungsmeßstreifens 60, wodurch ein dem Grad der Biegeverformung und daher dem auf den Daumengriff 51 oder 52 ausgeübten Druck proportionales Signal erzeugt wird.
Bei einer (nicht dargestellten) alternativen Ausführungsform kann auf der in bezug auf den Dehnungsmeßstreifen 60 entgegengesetzten Seite des oberen Hebels 35 ein zweiter Dehnungsmeßstreifen angeordnet sein. In diesem Falle kann jede Einrichtung zum Feststellen nur von Dehnung benutzt werden, d.h. die Meßstreifen können verwendet werden, um eine Biegeverformung des oberen Hebels 35 in jeder einzelnen Steuerrichtung zu erfassen. Beispielsweise kann der Meßstreifen 60 zum Feststellen von Biegeverformung nur in der Steuerrichtung 42 verwendet werden, wogegen der zweite Meßstreifen zum Feststellen von Biegeverformung in der Steuerrichtung 41 verwendet wird. Die Verwendung von zwei Dehnungsmeßstreifen ermöglicht auch eine elektrische Modifizierung der Steuersignale von den Dehnungsmeßstreifen, derart, daß in der Mittel-/Ausgangsstellung der Steuerung, in der sie kein Steuersignal abgeben darf, ein nicht bestimmender Signalpegel erzeugt wird. Ein solches Steuersignal kann auf andere Weise aus der Verwendung von zwei einzelnen Meßstreifen zustande kommen, die gegenseitig verschiedene Kennwerte besitzen, wenn die Steuerung in Mittelstellung steht. Andere (nicht dargestellte) alternative Ausführungsformen können Potentiometer verwenden, die ein der körperlichen Stellung der Steuerung 13 in den Steuerrichtungen 41, 42 proportionales Steuersignal erzeugen, wobei der obere Hebel 35 so konstruiert ist, daß er in diesen Richtungen gegen getrennte, federbelastete Vorrichtungen schwenkt. In diesen Fällen wird die Steuerung, wenn sie losgelassen wird, mit Hilfe der federbelasteten Vorrichtungen, die auf diese Weise den Rückstellmechanismus bilden, in die Mittelstellung zurückgestellt.
Zum Steuern einer Geschwindigkeitsregelungs-Funktion ist die Steuerung 13 in der Steuerrichtung 45 gegen einen Membranschalter 63 bewegbar, der z.B. durch Kleben am Boden der Vertiefung und am unteren Hebel 36 der Steuerung befestigt ist. Die Verwendung eines herkömmlichen Membranschalters ermöglicht die Festlegung eines definierten Druckpunktes, wenn der fünfte Daumengriff 55 in der Steuerrichtung 45 betätigt wird. Beim Überwinden des Druckpunktes wird der Membranschalter wirksam, wobei er einen elektrischen Kreis schließt, der ein Signal erzeugt, welches zum Aktivieren der Geschwindigkeitsregelungs-Funktion benutzt wird. Beim Betätigen der Steuerung in der Steuerrichtung 45 werden der obere Hebel 35 und der untere Hebel 36 der Steuerung nach unten gegen den Membranschalter 63 gepreßt, wobei sie zwischen den abstützenden Gleitlagern 37 gleiten. Folglich ist der vierseitige Knopf 34 am Oberteil der Steuerung über der Oberseite der Lenkradspeiche 12 in einem Abstand angeordnet, der etwas größer als der Betrag ist, um den der Membranschalter bei der Überwindung das Druckpunktes zusammengedrückt werden kann.
Die Vorrichtungen, die zum Herauf- und Herunterschalten der Gänge beim Betätigen der Steuerung in den Richtungen 43 und 44 benutzt werden, sind in Fig. 3 dargestellt. Der obere Hebel 35 der Steuerung 13 ist mit dem unteren Hebel 36 durch ein Schwenklager 38 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht es, den oberen Hebel zuerst in der Steuerrichtung 43 (entsprechend Fig. 3 nach links und entsprechend Fig.1 nach innen zur Lenkradnabe hin) zu kippen, wobei er auf einen zweiten Membranschalter 61 wirkt, und zweitens in der Steuerrichtung 44 (entsprechend Fig. 3 nach rechts und entsprechend Fig. 1 von der Radnabe radial nach außen), wobei er auf einen dritten Membranschalter 62 wirkt. Weil die Membranschalter 61 und 62 vorzugsweise nur an der Wand der Vertiefung in der Speiche 12 befestigt sein sollten, unterliegt keiner einer Zugkraft, wenn die Steuerung in der entgegengesetzten Steuerrichtung betätigt wird. Die Membranschalter 61, 62 ermöglichen die Festlegung eines definierten Druckpunktes, wenn der dritte und der vierte Daumengriff 53 und 54 in der Steuerrichtung 43 bzw. 44 betätigt wird. Der Membranschalter 61 wird betätigt, wenn die Steuerung 13 in der Steuerrichtung 43 bewegt wird. Bei der Überwindung des Druckpunktes wird der Membranschalter wirksam, wobei er eine elektrische Schaltungsanordnung schließt, die ein Signal erzeugt, das zum Einleiten einer Heraufschaltung des Getriebes in bezug auf den Gang, der in diesem bestimmten Augenblick eingelegt ist, benutzt wird. Der Membranschalter 62 wird wirksam, wenn die Steuerung 13 in der Steuerrichtung 44 bewegt wird. Bei der Überwindung des Druckpunktes, wird der Membranschalter wirksam, wobei er eine elektrische Schaltungsanordnung aktiviert, die ein Signal erzeugt, das zum Einleiten einer Herunterschaltung des Getriebes, bezogen auf den in diesem bestimmten Augenblick eingelegten Gang benutzt wird. Um sicherzustellen, daß sich nur der obere Hebel 35 des Steuerung in seinem Schwenklager 38 dreht, ist der untere Hebel 36 seitlich durch Gleitlager 37 fixiert.
Die Sensoren (Dehnungsmeßstreifen) 60-63 sind auch über Signalleitungen 39 mit einer Steuereinheit verbunden, welche die verschiedenen Servomechanismen nach Bedarf betätigt. Die Leitungen können durch das Lenkrad 11 in einer Vielzahl verschiedener Weisen zu einer Übertragungsvorrichtung an der Lenksäule verlegt sein, von wo aus sie mit der Steuereinheit verbunden sind. Die Übertragungsvorrichtung kann aus einer Vielzahl Leiterschleifen bestehen, die eine zusätzliche Leitungslänge bilden, die beim Drehen des Lenkrades auf- und abgewickelt wird; ein alternativer Typ verwendet Schleifkontakte oder eine Übertragungsvorrichtung für optische Signale.
Die auf der linken Lenkradspeiche 12 angeordnete Steuerung und die Steuerrichtungen 41-45 können daher benutzt werden, um die Funktionen Gaspedal bzw. Motorregelung und Gangwechsel folgendermaßen zu steuern: Eine Erhöhung der Motorregelung kann erreicht werden durch Drücken des Daumengriffs 51 nach oben mit dem Daumen der linken Hand. Dies entspricht einer Bewegung weg von einer den Kranz des Lenkrades 15 auf natürliche Weise neben der linken Speiche erfassenden Hand. Ein Heraufschalten des Getriebes wird erreicht durch Drücken des Daumengriffs 53 mit dem Daumen zur Radnabe hin in einer sich von der Hand entfernenden Bewegung. Eine Verzögerung wird erreicht durch Drücken des Daumengriffs 52 nach unten mit dem Daumen in einer zur Hand gerichteten Bewegung, wogegen ein Herunterschalten des Getriebes erreicht wird durch Drücken des Daumengriffs 54 nach innen zur Hand. Weil für die Haltung der linken Hand am Lenkrad die 9-Uhr- oder 10-Uhr-Stellung die natürliche und empfohlene Stellung ist, wobei die rechte Hand in der 2-Uhr- oder 3-Uhr-Stellung liegt (die 12-Uhr- Stellung stellt den oberen Punkt des Rades dar), bieten die Steuerrichtungen 41-44 sinnfällige Steuerbewegungen; dabei werden Reduzierungen durch ziehende Bewegungen zur Hand und Erhöhungen durch drückende Bewegungen von der Hand weg ausgeführt.
Die in die Daumengriffe 51-55 eingearbeiteten Vertiefungen ermöglichen dem Daumen eine natürliche Haltung am vierseitigen Steuerknopf 34 zum Zwecke der Ausführung von Betätigungen in den Steuerrichtungen 41-45. Weil der Knopf auch von begrenzter Größe ist, kann die Steuerung in allen Richtungen betätigt werden, ohne daß der Fahrer den Griff der linken Hand am Lenkradkranz 15 ändern muß. Somit kann die Steuerung durch relativ kleine, einfache manuelle Verstellungen, die allein mit dem Daumen ausgeführt werden, betätigt werden und vereinfacht durch ihre Lage neben der natürlichen Position der Hand ein rasches Steuern und ermöglicht dabei dem Fahrer ein rasches Reagieren auf Verkehrssituationen im Augenblick ihres Entstehens.
Die verwendeten Sensoren ermöglichen es dem Fahrer, über seinen Daumen direkt zu spüren, ob die Geschwindigkeitsregelung, ein Heraufschalten oder ein Herunterschalten des Getriebes durch Betätigung der Daumengriffe 43-45 aktiviert worden ist, weil die Überwindung des Druckpunktes im jeweiligen Membranschalter mit dem Daumen deutlich gefühlt werden kann. Der Grad der Gaspedalsteuerung, die sich aus der Betätigung der Daumengriffe 41-42 ergibt, kann auf ähnliche Weise mit dem Daumen erfaßt werden, weil dies dem ausgeübten Druck proportional ist. Dies macht es entbehrlich, daß der Fahrer den Blick von der Straße wendet, weil es nur notwendig ist, die Lenkradspeiche 12 mit der Hand zu fassen und den Daumen am Steuerknopf 34 an den für die in diesem Augenblick beabsichtigte Steuerungsmaßnahme richtigen Daumengriff anzulegen.
Die natürliche Manövrierbarkeit der Steuerung durch den Daumen stellt auch sicher, daß die Betätigung anderer Betätigungshebel (soweit vorhanden) an der Lenksäule, z.B. Richtungsanzeiger, Windschutzscheibenwischer, und in einigen Fällen Steuerorgane für die Beleuchtung, unabhängig betätigt werden können. Weil Betätigungshebel dieses Typs (die keinen Einfluß auf das tatsächliche Fahren des Fahrzeugs haben) natürlich mit anderen Fingern der Hand als dem Daumen betätigt werden, sind die zu ihrer Betätigung erforderlichen Aktionen völlig verschieden. Dies vergrößert die Sicherheit beim Fahren, weil ein säulenmontierter Hebel für die Fahrbetriebsteuerung rasch unbeabsichtigt anstelle eines anderen, beabsichtigten Steuerorgans betätigt werden kann.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung, welche die Steuersignale von der Steuerung 13 benutzt. Dargestellt sind die Anlagenteile, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Steuerverfahrens erforderlich sind. Die Anordnung wird in einem Kraftfahrzeug verwendet, das mit einer Brennkraftmaschine 1 und einem Antriebsstrang 2-5 zur Antriebsübertragung vom Motor 1 auf die Antriebsräder 6 ausgestattet ist. Der Antriebsstrang besteht aus einem Getriebe 2, einer Gelenkwelle 3, einem Differential 4 und Halbwellen 5 zum Antreiben der Antriebsräder 6, die in diesem Falle durch die hinteren, ungelenkten Räder dargestellt sind. Wenngleich die gelenkten Vorderräder dieses speziellen Fahrzeugs nicht dargestellt sind, kann die Erfindung natürlich auch auf Fahrzeuge mit Vorderradantrieb angewendet werden.
Das Getriebe 2 kann in der herkömmlichen Weise mittels eines getrennten Gangschalthebels 32 betätigt werden, der an der Mittelkonsole oder an der Lenksäule des Fahrzeugs angeordnet ist, und kann auch ein Typ aus einer Vielzahl verschiedener Typen sein. Beispielsweise ein herkömmliches mechanisches Stufengetriebe, bei dem der Gangschalthebel 32 die hauptsächliche Einrichtung ist, mit dem alle Gangwechsel oder nur die Wahl der unteren Gänge gesteuert werden. Eine erfindungsgemäße Steuerung kann als sekundäres Gerät benutzt werden, um alle Gangwechsel oder nur die Wahl der höheren Gänge zu steuern, in welchem Falle ein rechnergesteuerter Elektro- oder Hydraulikmotor verwendet werden kann, um entweder feste mechanische Gänge oder andere Gangarten in einem hydraulischen Hilfsgetriebe zu schalten, das mit dem mechanischen Getriebe in Serie verbunden ist. In anderen Fällen kann das Getriebe ein automatisches hydraulisches, mittels eines herkömmlichen Wählhebels 32 betätigtes Getriebe in einer üblichen P-R-N-D- 2-1-Konfiguration sein, bei dem in der D-Stellung zwischen 1., 2. und 3. Gang automatisch geschaltet wird, jedoch mit Verwendung einer erfindungsgemäßen Steuerung zur Korrektur der Gangwahl, möglicherweise mit Erweiterung um eine Anzahl Gänge über den Gängen 1-3. Bei der herkömmlichen P-R-N-D-2-1- Schaltkonfiguration bedeutet P PARKEN, R RÜCKWÄRTSGANG, N MULLSTELLUNG, D FAHREN (Automatik-Vorwärtsfahrt), wogegen die Stellungen 2 und 1 für die permanente Einrückung des 2. bzw. 1. Gangs verwendet werden. Wenngleich diese Konfiguration hauptsächlich in automatischen Dreigang-Getrieben verwendet wird, sind andere Konfigurationen für Getriebe wie Viergang- Automatikgetriebe erhältlich, bei denen eine mit 3 bezeichnete zusätzliche Stellung ein permanentes Einrücken des 3. Gangs ermöglicht. Einige Automatikgetriebe bieten auch andere Gangwechselprogramme, bei denen eine zusätzliche D-Stellung verwendet werden kann, um sportlichere Leistung zu erzielen, höhere Motordrehzahlen an den Gangschaltpunkten, entweder beim Herauf- oder Herunterschalten, oder erhöhte Motorbremsung. Eine erfindungsgemäße Steuerung kann jedoch auch zur manuellen Korrektur der Gangwahl bei diesen alternativen Programmen verwendet werden.
Der Motor 1 des Fahrzeugs wird mittels einer elektrisch betätigten Drosselklappe (EST) 16 über einen Servomechanismus 8 geregelt. Letzterer wird seinerseits in herkömmlicher Weise gesteuert, hauptsächlich über ein (nicht dargestelltes) Gaspedal.
Das Fahrzeug ist auch mit einem Bremskraftverstärker 10 ausgestattet, der die Betätigung der (nicht dargestellten) Vorderradbremsen 31 und der Hinterradbremsen 30 steuert. Der Bremskraftverstärker wird in herkömmlicher Weise gesteuert, hauptsächlich durch ein (nicht dargestelltes) Fußbremspedal.
Die Steuerung der Anordnung mittels einer erfindungsgemäßen Steuerung wird mittels einer Steuereinheit 7 erreicht, die ihre sekundäre Funktion der Steuerung der Servomechanismen 8- 10 für die Drosselklappe 16, das Getriebe 2 und die Bremsen 30-31 unter Verwendung einer Reihe von Eingangssignalen ausführt, die von einer Vielzahl Sensoren 20-28 und manuellen Schaltgeräten 17, 18 abgegeben werden. Die Steuereinheit enthält auch einen Speicher 19, in dem wenigstens ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelwert gespeichert sein kann.
Alle Sensoren 20-28, die an die Steuereinheit 7 Signale abgeben, sind in Fig. 4 in einem einzigen Block dargestellt. Der Sensor 20 liefert ein der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionales Signal, und der Sensor 21 ein der Motordrehzahl proportionales Signal. Der Sensor 22 liefert ein Signal, das anzeigt, wenn das übliche Gaspedal betätigt worden ist und nicht seine Nullstellung einnimmt, wogegen der Sensor 23 die gleiche Funktion für das übliche Bremspedal erfüllt. Der Sensor 24 stellt einen Membranschalter 61 und der Sensor 25 einen Membranschalter 62 dar, welche Signale liefern, die das Schalten in einen höheren bzw. einen unteren Gang mit Einleitung durch den Fahrer mittels der Steuerung 13 anzeigen. Der Sensor 26 stellt einen Dehnungsmeßstreifen 60 dar, der ein der Beschleunigung oder der Verzögerung proportionales Signal erzeugt, je nach dem Biegeverformungsgrad des oberen Hebels 35 der Steuerung 13 in Abhängigkeit von dem am dritten oder vierten Daumengriff 53 bzw. 54 aufgebrachten Druck. Der Sensor 27 stellt einen Membranschalter 63 dar, der ein Signal liefert, wenn die Geschwindigkeitsregelungs-Funktion durch den Fahrer aktiviert wird. Der Sensor 28 liefert ein Signal, das die momentane Winkelabweichung des Lenkrades 11 von der Geradeaus-Nullstellung anzeigt.
Ein Sensor für das Kupplungspedal ist nicht erforderlich, weil die beschriebene Anordnung eine übliche Version der Erfindung ist, die ein hydraulisches Automatikgetriebe oder ein vollautomatisches mechanisches Stufengetriebe ohne Kupplung verwendet.
Zur Steuerung und Änderung der Funktion der Steuereinheit werden auch zwei manuelle Schaltgeräte verwendet. In ein Gerät 18 ist ein Schalter 49 zum Aktivieren und Desaktivieren des steuermäßigen Ansprechens der Steuereinheit auf die Betätigung der Steuerung 13 eingegliedert. Dieser Schalter 49 kann vorzugsweise ein mechanischer oder elektrischer monostabiler Kippschalter sein, der in die desaktivierte Stellung schaltet, beispielsweise wenn die Fahrzeugzündanlage ausgeschaltet wird, und in die aktivierte Betriebsart nur dann eintreten kann, wenn er bei eingeschaltet bleibender Zündanlage absichtlich betätigt wird. Ein zweites Schaltgerät 17 wird benutzt, um verschiedene Regelwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit in den Steuereinheits-Speicher 19 einzuschreiben. Ein Steuerschalter 40 ermöglicht es dem Fahrer, verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelwerte manuell vorzuwählen und einzustellen. Der Steuerschalter kann so ausgelegt sein, daß ein einfaches Drücken eines Steuerknopfes, mit nachfolgender Drehung des Knopfes in eine dem ersten Regelwert entsprechende Stellung und nochmaligem letzten Drücken den Einstellwert über das Schaltgerät 17 überträgt und in eine erste Speicheradresse 46 im Steuereinheits-Speicher einträgt. Rasches zweimaliges Drücken des Knopfes mit nachfolgender Drehung auf einen zweiten Regelwert und nochmaliges letztes Drücken überträgt und speichert einen zweiten Einstellwert in eine Speicheradresse 47. Ein dritter Regelwert kann in eine dritte Speicheradresse 48 eingeschrieben werden, wenn der Knopf dreimal rasch gedrückt wird und der übrige Teil der vorstehenden Vorgehensweise wiederholt wird. Die Anzahl der programmierbaren Einstellwerte braucht nur durch die verfügbare Speicherkapazität und durch die Anzahl begrenzt sein, die der Fahrer als leicht beherrschbar und verwendbar betrachtet. Der erste Einstellwert kann eine niedrige Geschwindigkeitsgrenze, z.B. 50 km/h sein, der zweite eine höhere Geschwindigkeitsgrenze, z.B. 70 km/h, und so fort. Vorzugsweise sollte am Instrumentenbrett eine Anzeigevorrichtung vorhanden sein, welche die Werte und die Aufeinanderfolge der laufend für die Geschwindigkeitsregelung benutzten Einstellwerte anzeigt. Diese Anzeigevorrichtung kann hauptsächlich zur Anzeige anderer Motorparameter verwendet werden, z.B. des Kraftstoffverbrauchs, wobei eine Anzeige der geregelten Geschwindigkeit oder der Geschwindigkeitseinstellung für das Geschwindigkeitsregelsystem nur dann erfolgt, wenn Einstellwerte eingegeben werden oder während einer begrenzten Zeit nach der Aktivierung der Geschwindigkeitsregelungs-Funktion.
Anstelle des Schaltgerätes 17, 40 kann die Steuerung 13 selbst zum Eingeben neuer Steuerwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit benutzt werden. Dies geschieht dadurch, daß in der Steuerrichtung 45 länger als normal Druck aufgebracht wird, woraufhin ein neuer Wert, welcher der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, eingegeben wird. In diesem Falle sollte der zu verändernde Einstellwert für die Geschwindigkeitsregelung - 1., 2. oder 3. - zuerst angezeigt werden durch Drücken der Steuerung 13 die entsprechende Anzahl Male in der Steuerrichtung 45.
In die Steuereinheit 7 ist eine Funktion eingegliedert, durch die der Drosselklappen-Servomechanismus 8, der Gangwechsel- Servomechanismus 9 und der Bremskraftverstärker 10 auf die Betätigung der Steuerung 13 hin nur sekundär betätigt werden, auch unter der Voraussetzung, daß bestimmte andere Bedingungen erfüllt sind. Eine erste Bedingung ist, daß das Schaltgerät 18 durch Aktivieren des Schalters 49 bei eingeschalteter Zündanlage eingeschaltet ist. Somit wird die vorstehend beschriebene Funktion der Steuereinheit beim Starten des Fahrzeuges automatisch ausgeschaltet, wodurch der Fahrer die Möglichkeit bekommt, mit der Steuerung 13 die Servomechanismen 8-10 nicht zu betätigen oder sie vollständig abzuschalten.
Eine zweite Bedingung ist, daß die üblichen Gas- und Bremspedale nicht betätigt werden, d.h. die Pedale müssen in der von den Sensoren 22 und 23 erfaßten Nullstellung stehen. Dies ermöglicht es dem Fahrer, in Abhängigkeit von der Steuerung 13 die Betätigung der Servomechanismen 8-10 durch die Steuereinheit unmittelbar abzuschalten, beispielsweise bei Notsituationen im Verkehr, wenn scharfes Bremsen oder rasche Beschleunigung mittels der Pedale notwendig ist.
Eine dritte Bedingung ist, daß die Lenkradbewegung nicht so sein darf, daß die Steuerung 13 durch eine mögliche Bewegung der rechten Hand zur Radspeiche 12, die sich anfänglich, wenn das Rad die Geradeaus-Stellung einnimmt, auf der linken Seite befindet, unabsichtlich betätigt wird. Um dies zu verhindern, wird die Stellung des Lenkrades 11 durch einen Lenkausschlagsensor 28 erfaßt, der bei Drehung des Rades über einen Schwellenwert hinaus, der zwischen 90 und 180 Grad von der Ausgangsstellung liegt, die Betätigung der Servomechanismen 8-10 durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der Betätigung der Steuerung 13 sperrt und, wenn nötig, abschaltet.
Eine vierte Bedingung ist, daß der Motor laufen muß, wie durch den Motordrehzahlsensor 21 festgestellt wird.
Eine fünfte Bedingung, die aus Sicherheitsgründen angewendet werden kann, kann aus einem Einstellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestehen, z.B. einem Schwellenwert zwischen 20 und 40 km/h, unter dem die Steuerfunktion der Steuereinheit 7 abgeschaltet ist. Dies verhindert eine abrupte Beschleunigung oder ein unabsichtliches Gangschalten, wenn die Steuerung 13 unmittelbar beim Starten oder wenn das Fahrzeug wegen der herrschenden Verkehrsbedingungen langsam und mit extremer Vorsicht gefahren wird unbeabsichtigt betätigt wird. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 wird benutzt, um der Steuereinheit 7 Signale zuzuleiten, anhand deren sie überprüfen kann, ob die fünfte Bedingung erfüllt worden ist.
Bestimmte Sicherheitsbedingungen können durch die Servomechanismen 8-10 überwacht werden, wenn diese von der Steuereinheit 7 nur sekundär gesteuert werden. Beispielsweise kann der Empfang von sekundären Steuersignalen von der Steuereinheit durch den Gangschalt-Servomechanismus 9 durch manuelles Einlegen eines Ganges mittels des Gangschalthebels 32 oder, bei einem Automatikgetriebe, durch Wählen der Rückwärtsfahrt- Stellung oder einer anderen als der D-Stellung völlig gesperrt werden. Um die Sicherheit noch weiter zu verbessern, können die Bedingungen sowohl durch die Steuereinheit 7 als auch durch jeden einzelnen der Servomechanismen 8-10 überprüft werden.
Unter der Voraussetzung, daß die vorgenannten Bedingungen erfüllt sind, betätigt die Steuerung 13 die Servomechanismen 8-10 über die Steuereinheit 7 auf folgende Weise: Wird Druck auf den Daumengriff 51 der Steuerung in der Steuerrichtung 41 aufgebracht, gibt der Sensor 60 ein dem Druck proportionales Beschleunigungssignal ab. Dieses Signal wird von der Steuereinheit 7 festgestellt und zur Betätigung des Gaspedal-Servomechanismus benutzt, wodurch die Drosselklappe um einen entsprechenden Betrag geöffnet wird. Wenn der Fahrer nach Erreichen der gewünschten Geschwindigkeitserhöhung die Steuerung losläßt, wird die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs als vorübergehender Einstellwert in einem Speicher in der Steuereinheit 7 automatisch gespeichert, die dann den Gaspedal-Servomechanismus so steuert, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit auf diesem Wert gehalten wird. Wenn Druck auf den Daumengriff 52 der Steuerung in der Steuerrichtung 42 aufgebracht wird, gibt der Sensor 26, 60 ein dem Druck proportionales Verzögerungssignal ab. Dieses Signal wird von der Steuereinheit 7 festgestellt und hauptsächlich zur Betätigung des Gaspedal-Servomechanismus benutzt, der die Drosselklappe um einen entsprechenden Betrag schließt. Jedoch entspricht das Signal vom Sensor 26, 60 bereits einer vollständig geschlossenen Drosselklappe in einer Zwischenstellung zwischen der Mittelstellung der Steuerung 13 und dem vollen Verstellweg in der Steuerrichtung 42. Die Steuereinheit 7 vergleicht dann das aktuelle Signal vom Sensor 26, 60 mit einem in ihrem eigenen Speicher gespeicherten voreingestellten, der geschlossenen Drosselklappe entsprechenden Bezugssignal. Wenn das Signal vom Sensor 26, 60 den Bezugsswert überschreitet, betätigt die Steuereinheit 7 auch den Bremskraftverstärker 10, so daß den Vorder- und Hinterrädern 31 bzw. 30 des Fahrzeugs eine Bremsbetätigungskraft zugeleitet wird. Die Steuereinheit 7 steuert den Bremskraftverstärker 10 so, daß die aufgebrachte Bremskraft dem Signal vom Sensor 26, 60 und dem Betrag, um den es das Bezugssignal überschreitet, proportional ist. Wenn der Fahrer nach Erreichen der gewünschten Geschwindigkeitserhöhung die Steuerung losläßt, wird die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs als vorübergehender Einstellwert in einem Speicher der Steuereinheit 7 automatisch gespeichert, die dann den Gaspedal-Servomechanismus so steuert, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit auf diesem Wert gehalten wird. Eine diesen vorübergehenden Steuereinstellwert benutzende Geschwindigkeitsregelung kann kurzzeitig überlagert werden durch eine Steueraktion, z.B. die Betätigung des Gas- oder Bremspedals oder wenn eine andere Gangwechseloperation mittels der Steuerung 13 oder des Gangschalthebels 32 durchgeführt wird, oder wenn der Motor unter den vorherrschenden Lastbedingungen die Drehzahl nicht aufrechterhalten kann. Jedoch kann der temporäre Einstellwert für die Geschwindigkeitssteuerung reaktiviert werden, wenn z.B. die Steuerung 13 durch einfaches Drücken in der Steuerrichtung 45 betätigt wird.
Die Steuerfunktion für das Gaspedal in der Steuerung 13 kann auf diese Weise für eine Feineinstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit benutzt werden. In diesem Zusammenhang bedeutet "Feineinstellung", daß der Fahrer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nach Betätigen der Funktion einstellen und aufrechterhalten kann, ohne daß er die Steuerung kontinuierlich betätigen muß, vorausgesetzt, daß die übrigen einschlägigen Bedingungen erfüllt sind.
Einmaliges Drücken des Daumengriffs 53 der Steuerung 13 in der Steuerrichtung 43 läßt den Sensor 24, 61 einen Signalimpuls abgeben, wenn der Druckpunkt im Membranschalter 61 überwunden ist, was einem Signal entspricht, das ein einfaches Heraufschalten des Getriebes auslöst. Beim Feststellen des Signals vom Sensor 24 betätigt die Steuereinheit 7 den Gangschalt-Servomechanismus 9, derart, daß der nächste höhere Gang, bezogen auf den in diesem speziellen Augenblick eingelegten Gang, angewählt wird. Ein rasches zweimaliges Niederdrücken in der Steuerrichtung 43 bewirkt, daß die Steuereinheit 7 den Gangschalt-Servomechanismus 9 zum Heraufschalten um zwei Gänge betätigt. Auf ähnliche Weise wird das Herunterschalten des Getriebes durch Drücken des Daumengriffs 54 der Steuerung in der Steuerrichtung 44 erzielt.
Einmaliges Niederdrücken des Daumengriffs 55 an der Steuerung 13 in der Steuerrichtung 45 bewirkt, daß der Sensor 27, 63 einen Signalimpuls abgibt, wenn der Druckpunkt im Membranschalter 63 überwunden ist, was einem Signal entspricht, das eine Geschwindigkeitsregelung auf einen voreingestellten Geschwindigkeitseinstellwert auslöst. Beim Feststellen des Signals und der Anzahl Signalimpulse vom Sensor 27, betätigt die Steuereinheit 7 den Gaspedal-Servomechanismus 8, wobei, wenn ein Signalimpuls festgestellt wird, ein erster voreingestellter Einstellwert für die Geschwindigkeitsregelung zur Bestimmung der Öffnung des Servomechanismus benutzt wird, und einen zweiten voreingestellten Einstellwert, wenn zwei Signalimpulse festgestellt werden. Die Einstellwerte für die Geschwindigkeitsregelung sind im Speicher 19 der Steuereinheit 7 gespeichert, in den sie beispielsweise mittels des Schaltgerätes 17, 40 eingegeben werden können.
Die Steuereinheit kann im Idealfall aus einem spezifisch für diesen Zweck ausgelegten Mikroprozessor bestehen, der eine Zentraleinheit, eine Schnittstelle, die dann erforderlich ist, wenn Ein-/Ausgangssignale mit der Zentraleinheit oder den Servomechanismen 8-10 nicht direkt kompatibel sind, und Speicher sowohl des ROM- als auch des RAM-Typs aufweist. Die Steuerfunktionen der Steuereinheit 7 sind in Form eines Programms in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Das Programm enthält Unterbrechungsfunktionen, die eine ständige Überwachung der Steuerbedingungen für die Steuereinheit ermöglichen. Die temporären Geschwindigkeitseinstellwerte, die automatisch übernommen werden, wenn die Gaspedalsteuerung in der Steuerung 13 in den Steuerrichtungen 41, 42 losgelassen wird, können im Idealfall in einem flüchtigen Speicher gespeichert sein, der beim Abschalten der Zündanlage gelöscht/auf Null gesetzt wird. Die mittels des Schaltgerätes 40, 17 eingegebenen Geschwindigkeitseinstellwerte können vorzugsweise in Speichern gespeichert sein, die beim Abschalten der Zündanlage nicht gelöscht werden. Die Software kann auch Sicherheitsfunktionen enthalten, welche das Einrücken eines Ganges verhindern, der ein Hochjagen oder Absterben des Motors 1 verursachen könnte, ebenso wie verschiedene Gaspedal- Steuerfunktionen, die je nach Bestimmung durch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, den angewählten Gang und der Größe der momentanen Abweichung der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem von der Geschwindigkeitsregelungs-Funktion nach ihrer Betätigung benutzten Steuereinstellwert eingesetzt werden können.
Die von der Steuereinheit 7 an die Servomechanismen 8-10 gesandten Steuersignale werden auch als sekundär, bezogen auf das System, verarbeitet und können die Steuerfunktionen der Servomechanismen, die durch die entsprechenden primären Steuerorgane, wie z.B. Gas- und Bremspedale oder Gangschalthebel, bestimmt sind, nicht überlagern.
In der Praxis kann die vorliegende Erfindung in zweckdienlicher Weise in Verbindung mit einer herkömmlichen Anordnung von Steuerungen für den Fahrbetrieb verwendet werden, wobei die Hauptanwendung bei Langstreckenfahrten liegt, in denen das Fahrzeug unter Anwendung minimaler Steueraktionen in völliger Übereinstimmung mit den Wünschen des Fahrers und mit einfacher Anpassung an die herrschenden Verkehrsbedingungen sehr einfach gefahren werden kann.
Die vorstehende Beschreibung einer erfindungsgemäßen Steuerung, Anordnung und Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeuges darf nicht als Einschränkung des grundlegenden Konzepts der in den beigefügten Ansprüchen offenbarten Erfindung betrachtet werden. Ohne das Wesen der genannten Ansprüche zu verletzen, kann die Erfindung anstelle des vierseitigen Knopfes eine Schaltergruppe verwenden, die in einem finiten Betätigungsbereich auf dem Lenkrad angeordnet ist, wobei die Schalter nebeneinander montiert sind und, möglicherweise ohne wahrnehmbare körperliche Bewegung, entsprechende Steuersignale für die Gaspedal- und Gangwechsel- Funktionen und für die Aktivierung mehrerer Geschwindigkeitsregelungs-Funktionen liefern.
Eine drehbare Steuerung, die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform um eine zur dritten und vierten Steuerrichtung parallele Achse drehbar ist, kann als Alternative zum vierseitigen Knopf 34 verwendet werden. Ein Steuerorgan dieses Typs kann als kurzer Zylinder gestaltet sein, der zum wesentlichen Teil in der Lenkradspeiche angeordnet ist, wobei ein Teil der (vorzugsweise gerändelten) Umfangsfläche aus der Oberseite der Speiche herausragt. Zur Steuerung der Beschleunigung kann die Steuerung um ihre Achse in der ersten und der zweiten Steuerrichtung gegen federbelastete Einrichtungen drehen. Zur Steuerung der Gangwechsel- und Geschwindigkeitsregelungs-Funktionen kann die gesamte Steuerung in der dritten, vierten und fünften Steuerrichtung gegen einen Druckpunkt erzeugende Einrichtungen betätigbar sein. Ein Teil der Umfangsfläche der Steuerung kann bei Bedarf ebenfalls aus der Unterseite der Radspeiche herausragen, derart, daß eine Betätigung mit anderen Fingern als dem Daumen möglich ist.
Als Alternative zur Anordnung der Steuerung an einer Speiche, die den Kranz des Lenkrades mit der Nabe verbindet, wie es in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagen wird, kann die Steuerung am äußeren Ende einer Speiche angeordnet sein, die sich zusammen mit der Nabe dreht und sich nach außen zum Kranz hin erstreckt, aber nicht tatsächlich mit dem Kranz verbunden ist. Diese zusätzliche Speiche kann auf verschiedene Winkel- und Höhenstellungen, bezogen auf die Ebene des Kranzes, entsprechend den Bedürfnissen der einzelnen Fahrer einstellbar sein. Ferner können andere Steuerrichtungen als die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Konfiguration als natürlicher angesehen werden, je nach der Verbindungsstelle der Radspeiche 12 mit dem Kranz 15.

Claims

1. Steuerung (13) zum Betätigen von Servomechanismen (8-10) für das Fahren eines Kraftfahrzeuges, wobei die Steuerung an der Lenkvorrichtung (11) des Fahrzeuges zur Betätigung durch den Fahrer unter Benutzung der Finger ohne Loslassen der Lenkvorrichtung erreichbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerung (13) eine erste Signalerzeugungseinrichtung (60) eingegliedert ist, die bei Betätigung der Steuerung durch einen Finger des Fahrers Steuersignale über Signalleitungen (39) zum Betätigen eines Servomechanismus (8) für die Gaspedalsteuerung des Fahrzeugmotors (1) überträgt, und eine zweite Signalerzeugungseinrichtung (61, 62), die bei Betätigung der Steuerung durch einen Finger des Fahrers Steuersignale über Signalleitungen (39) zum Betätigen eines Servomechanismus (9) für die Einleitung und Ausführung von Gangwechseln in einem Getriebe (2), das Teil des Antriebsstranges des Fahrzeuges ist, überträgt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, bei der die genannte Lenkvorrichtung aus einem Lenkrad (11) mit einem Kranz (15) und Speichen (12) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (13) an wenigstens einer der Speichen (12) unmittelbar neben dem Kranz (15) angeordnet ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (13) eine dritte Signalerzeugungseinrichtung (63) enthält, die bei Betätigung der Steuerung durch einen Finger des Fahrers Steuersignale über Signalleitungen (39) an eine Steuereinheit (7) überträgt, welche den die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) betätigt, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Sollwert zu erreichen und aufrechtzuerhalten.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalerzeugungseinrichtung (60) durch ein Steuerorgan (34 bis 36) betätigt wird, das in einer ersten und einer zweiten Steuerrichtung (41 bzw. 42) betätigbar ist,

und daß die zweite Signalerzeugungseinrichtung (61, 62) durch ein Steuerorgan (34 bis 36) betätigt wird, das in einer dritten und einer vierten Steuerrichtung (43 bzw. 44), die von der ersten und der zweiten Richtung verschieden sind, betätigbar ist,

und daß die dritte Signalerzeugungseinrichtung (63) durch ein Steuerorgan betätigt wird, das in einer fünften Steuerrichtung (45), die von den erst- und zweitgenannten Richtungen verschieden ist, betätigbar ist.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (60), die zweite (61, 62) und die dritte (63) Signalerzeugungseinrichtung durch ein und dasselbe Steuerorgan (34 bis 36) betätigt werden.

6. Steuerung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuerrichtung (41 bzw. 42) im wesentlichen parallel zur Drehrichtung des Lenkrades (11) sind.

7. Steuerung nach Anspruch 4, Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Steuerrichtung (43 bzw. 44) im wesentlichen rechtwinklig zur ersten und zur zweiten Richtung und im wesentlichen parallel zu einem Radius sind, der sich von der Nabe (11) zum Kranz (15) des Lenkrades erstreckt.

8. Steuerung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Steuerrichtung (45) im wesentlichen parallel zur Achse der Säule, an der das Lenkrad (11) angeordnet ist, oder rechtwinklig zur Ebene des Rades ist.

9. Steuerung nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (34 bis 36) durch den Fahrer vorzugsweise stufenlos in der ersten und der zweiten Steuerrichtung (41 bzw. 42) aus einer Mittelstellung heraus betätigbar ist, in welche es beim Loslassen durch einen Rückstellmechanismus zurückgestellt wird.

10. Steuerung nach Anspruch 4, Anspruch 5 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (34-36) in die dritte und die vierte Steuerrichtung (43 bzw. 44) aus einer Mittelstellung heraus gegen einen Druckpunkt bildende Einrichtungen (61, 62) kippbar ist.

11. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus einem zumindest annähernd vierseitigen Knopf (34) mit vier konkaven Seitenflächen besteht, von denen die sich gegenüberliegenden Flächen paarweise parallel zur ersten und zur zweiten Steuerrichtung (41 bzw. 42) bzw. zur dritten und zur vierten Steuerrichtung (43 bzw. 44) angeordnet sind, wodurch der vierseitige Knopf (34) in diesen Richtungen (41-44) in einer zur Ebene des Lenkrades (11) im wesentlichen parallelen Ebene betätigbar ist,

und daß der vierseitige Knopf (34) vorzugsweise kegelstumpfförmig mit einer konkaven Vertiefung in der dritten Steuerrichtung (45) ist.

12. Anordnung zum Steuern eines Kraftfahrzeuges mit einem zwischen dem Motor (1) und den Antriebsrädern (6) des Fahrzeuges angeordneten Getriebe (2), wobei die genannte Anordnung betätigbare Servomechanismen (8, 9) zum Steuern der Motordrosselklappe (16) und zum Einleiten und Ausführen von Gangwechseln im Getriebe (2) umfaßt, dabei die genannten Servomechanismen (8, 9) wenigstens ein manuell betätigbares Steuergerät (13) aufweisen, das an der Lenkvorrichtung (11) des Fahrzeuges zur Betätigung durch den Fahrer unter Benutzung der Finger ohne Loslassen der Lenkvorrichtung erreichbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerung (13) eine Vielzahl von Drucksensoren (60-62) eingegliedert ist, die in einer Betätigungseinheit (34-39, 60-62) angeordnet sind, welche an der genannten Lenkvorrichtung (11) montiert ist, wobei die Sensoren (60-62) in einem begrenzten Betätigungsbereich zusammengefaßt sind, die Betätigungseinheit (34-39, 60-62) für die Betätigung durch Druck, der von wenigstens einem Finger an einer der Hände des Fahrers, ohne Lösen der genannten Hand von der Lenkvorrichtung (11), aufgebracht wird, erreichbar ist, dabei von den Drucksensoren (60- 62) ein erster Sensor (60) durch Signalleitungen (39) mit einer Steuereinheit (7) zum Betätigen des die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) verbunden ist, dabei die genannte Steuereinheit (7) Einrichtungen zum Betätigen des die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) in Abhängigkeit von Signalen vom Sensor (60) umfaßt,

und daß ein zweiter Sensor (61, 62) über Signalleitungen (39) mit einer Steuereinheit (7) zum Betätigen des den Betrieb des Getriebes (2) steuernden Servomechanismus (9) verbunden ist, wobei die genannte Steuereinheit (7) Einrichtungen zum Betätigen des Servomechanismus (9) aufweist, um Gangwechsel einzuleiten und auszuführen.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerung (13) ein dritter Sensor (63) eingegliedert ist, der über Signalleitungen (39) mit einer Steuereinheit (7) verbunden ist, welche eine Gaspedalsteuereinheit (17, 19) umfaßt, die durch den Fahrer programmierbar ist und Teil der Steuereinheit (7) bildet, und der zum Betätigen des die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) benutzt wird, wobei die Gaspedal-Reguliereinheit (17, 19) eine Schaltvorrichtung (40) umfaßt, wodurch der Fahrer eine Vielzahl von Sollwerten für die Fahrzeugeschwindigkeitssteuerung manuell eingeben kann, dabei die genannten Sollwerte für die Geschwindigkeitssteuerung in einer Speichereinheit (19) in der Steuereinheit (7) gespeichert werden, wobei der Fahrer aus den Sollwerten für die Fahrzeuggeschwindigkeit mittels einer Betätigungsfolge des dritten Sensors (63), die jeweils nur für einen einzelnen Sollwert (46 bis 48) der Geschwindigkeitssteuerung gilt, einen Sollwert (46 bis 48) für die Geschwindigkeitssteuerung frei wählen kann, nach dem sich dann der die Motordrosselklappe (16) steuernde Servomechanismus (8) richten wird.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuereinheit (7) eine Signalauswertefunktion eingegliedert ist, die das Signal vom dritten Sensor (63) erfaßt und in Abhängigkeit von der Form des genannten Signals einen Einstellwert aus der Vielzahl der Sollwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung (46 bis 48) im Steuereinheit-Speicher (19) auswählt.

15. Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeuges mit einem zwischen dem Motor und den Antriebsrädern angeordneten Getriebe, bei dem die Steuerung mittels die Motordrosselklappe und die Einleitung und Ausführung von Gangwechseln im Getriebe steuernden Servomechanismen durchgeführt wird, welche durch wenigstens ein Steuergerät (13) betätigbar sind, das an der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs in unmittelbarer Nähe der Hand des Fahrers und zur Betätigung durch einen Finger der Fahrerhand, ohne Lösen der genannten Hand von der Steuervorrichtung, erreichbar angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen von Betätigungsdruck auf einen ersten und einen von ihm unabhängigen zweiten Daumengriff (51, 52) an einem Steuergerät (13) die Übertragung von Korrektursignalen, die dem Grad des aufgebrachten Druckes proportional sind, an den die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) verursacht, wobei die Betätigung des ersten Daumengriffs (51) eine Erhöhung der Beschleunigung in bezug auf den momentanen Wert erzeugt, und daß die Betätigung des zweiten Daumengriffs (52) eine Verminderung der Beschleunigung in bezug auf den momentanen Wert erzeugt,

und daß die Aufbringung von Druck auf einen dritten und einen vierten Daumengriff (53 bzw. 54) an einem Steuergerät (13), die voneinander und von dem ersten und dem zweiten Daumengriff unabhängig sind, die Übertragung von Signalen zum Steuern der Einleitung und der Ausführung von Gangwechseln im Getriebe (2) verursacht, wobei die Betätigung des dritten Daumengriffs (53) in einer Vielzahl einzelner Schritte Hochschalten in bezug auf den zu diesem Zeitpunkt gewählten Gang entsprechend der genannten Anzahl Schritte erzeugt und die Betätigung des vierten Daumengriffs (54) in einer Vielzahl einzelner Schritte Hinunterschalten in bezug auf den zu diesem Zeitpunkt gewählten Gang entsprechend der genannten Anzahl Schritte erzeugt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Loslassen des ersten oder des zweiten Daumengriffs (51 bzw. 52) durch den Fahrer eine in eine Steuereinheit (7) eingegliederte Geschwindigkeitsregler-Funktion aktiviert wird, wodurch die Steuereinheit (7) den die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) so betätigt, daß die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs bis zu dem Zeitpunkt eingehalten wird, in dem der Fahrer die Geschwindigkeitsregler-Funktion desaktiviert, vorzugsweise durch Betätigen der normalen Bremse, der Kupplung oder des Gaspedals.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen eines einen Schwellenwert übersteigenden Drucks auf den zweiten Daumengriff (52) auch ein die Fahrzeugbremsanlage steuernder Servomechanismus (10) aktiviert wird, wobei die sich ergebende Bremskraft dem Maß entspricht, in dem der aufgebrachte Druck den genannten Schwellenwert übersteigt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung eines fünften Daumengriffs (55) an einem Steuergerät (13), der vom ersten, zweiten, dritten und vierten Daumengriff (51 bis 54) getrennt ist, ein Signal erzeugt, das die Betätigung durch eine Steuereinheit (7) des die Motordrosselklappe (16) steuernden Servomechanismus (8) in Übereinstimmung mit einem zugeordneten, durch den Fahrer anwählbaren Sollwert für die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung auslöst.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Sollwert für die Geschwindigkeitssteuerung als gewünschter Steuerungsausgang durch einmaliges Niederdrücken des fünften Daumengriffs (55) zugeordnet wird, und daß ein zweiter Sollwert für die Geschwindigkeitssteuerung als gewünschter Steuerungsausgang durch zweimaliges Niederdrücken des fünften Daumengriffs (55) zugeordnet wird und so weiter.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuergerät (13) bereitgestellten Steuerfunktionen durch eine Lenkbewegung mit einer Drehung der Lenkvorrichtung (11) über eine Schwellwertposition innerhalb eines Sektors zwischen 90 und 180 Grad ab der Mittelstellung (Geradeausfahrtstellung) der genannten Lenkvorrichtung hinaus automatisch abgeschaltet werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrer die von der Steuerung (13) bereitgestellten Steuerungsfunktionen manuell abschalten kann.