ITRM980036A1

ITRM980036A1 - Dispositivo per il controllo e/o la regolazione della velocita' longitudinale di un autoveicolo

Info

Publication number: ITRM980036A1
Application number: IT98RM000036A
Authority: IT
Inventors: Lutz Eckstein; Michael Bohringer
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-07-21
Also published as: IT1298863B1; GB2321537A; US6006848A; FR2758500A1; JPH10250412A; FR2758500B1; DE19702312C2; ITRM980036A0; DE19702312A1; GB2321537B; GB9801172D0

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: ''DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO E/O LA REGOLAZIONE DELLA VELOCITA' LONGITUDINALE DI UN AUTOVEICOLO' '

L'invenzione concerne un dispositivo per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale di un autoveicolo che contiene un elemento di manovra mediante il cui azionamento si prestabilisce un valore nominale dell'accelerazione longitudinale in funzione di una grandezza di azionamento relativa dell'elemento di manovra.

Nelle automobili, la velocità longitudinale di volta in volta desiderata del veicolo viene realizzata, tradizionalmente, per mezzo di una pedaleria di acceleratore e di freno. In alternativa a questo sono stati già proposti dispositivi in cui viene impiegato un elemento di manovra a guisa di barra di comando almeno per generare accelerazioni positive, ed eventualmente, anche per generare, inoltre, accelerazioni negative, cioè processi di decelerazione. Così, ad esempio, in un’associazione funzionale percettibile, un azionamento dell'elemento di manovra in avanti può generare un aumento di velocità e un azionamento dello stesso verso dietro può generare una riduzione di velocità. Dispositivi di questo tipo sono descritti nel brevetto US 3.022.850 e nella pubbblicazione di H. Bubb, Arbeitsplatz Fahrer - Eine ergonomische Studie (Posto di lavoro del conducente -Uno studio ergonimico), Automobil-Industrie 3/85, pagina 265.

Un dispositivo del tipo citato avanti, in cui l'elemento di manovra è azionabile a mano e preferibilmente a guisa di barra di comando, è descritto nella domanda di brevetto tedesca No: 19600 140.4. Nel dispositivo ivi descritto, un controllo della velocità longitudinale avviene per il fatto che l'elemento di manovra è azionabile in avanti per l'attivazione di processi di accelerazione positivi e verso dietro per l'attivazione di processi di accelerazione negativi, cioè di processi di decelerazione .

Con l'azionamento dell'elemento di manovra si prestabilisce, corrispondentemente ad una curva caratteristica lineare definita, di volta in volta un valore nominale di accelerazione in funzione della deviazione dell'elemento di manovra. Per mantenere una determinata velocità, malgrado le resistenze di marcia esistenti, il regolatore di accelerazione può essere attivato con il valore di accelerazione longitudinale zero.

Nel brevetto DE 27 01 567 C2 è indicato un dispositivo di comando della velocità per veicoli in cui è previsto un organo di regolazione con cui poter prestabilire l'accelerazione e rispettivamente la decelerazione in funzione del desiderio del conducente. Il corrispondente desiderio di accelerazione e rispettivamente di decelerazione viene preparato, in un rivelatore di valori nominali della velocità, in un corrispondente valore nominale di velocità che poi viene inviato ad un regolatore di velocità. Per mezzo di un generatore funzionale all'interno del regolatore di velocità, il segnale dell'organo di regolazione viene elaborato in modo da formare quattro campi, e precisamente un campo di funzionamento al minimo, un campo di decelerazione, un campo di centro di pressione e un campo di accelerazione. Se l'organo di regolazione si trova nel campo di centro di pressione oscillante tra il 30% e il 40% circa della corsa complessiva dell’organo di regolazione, la velocità del veicolo viene regolata su un valore nominale costante. In caso di superamento del campo di centro di pressione o in caso si scenda al di sotto di detto centro si genera un corrispondente segnale di accelerazione e rispettivamente di decelerazione.

Nel brevetto DE 35 10 174 C2 è descritto un dispositivo atto ad influenzare la velocità di marcia di un autoveicolo, il quale comprende un elemento di manovra, un regolatore di velocità, un regolatore di accelerazione e un comando di stato che, in funzione dello stato di funzionamento scelto dal conducente attraverso l'elemento di manovra, invia il segnale di regolazione del regolatore di velocità oppure del regolatore di accelerazione ad un dispositivo di misurazione della portata di carburante dove, prima e/o dopo il funzionamento del regolatore di velocità, il regolatore di accelerazione è attivo. Il regolatore di velocità possiede una parte integrale che, durante il passaggio dal funzionamento del regolatore di accelerazione a quello del regolatore di velocità, viene posta dal comando di stato su un valore iniziale corrispondente ad un segnale del dispositivo di misura della portata di carburante che caratterizza detta portata prima della scelta del regolatore di accelerazione. In particolare, alla fine di una fase di accelerazione è previsto impostare il valore nominale della velocità per la regolazione successiva della stessa sul valore di velocità esistente in questo istante, fino a quando la velocità reale sovraoscillante ha assunto un valore costante su cui viene messa, in seguito, nuovamente la velocità nominale .

L'invenzione si prefigge, come problema tecnico, di approntare un dispositivo del tipo citato avanti con cui consentire un controllo comparativamente confortevole ed ergonomico e/o una regolazione della velocità longitudinale di un autoveicolo.

L'invenzione risolve questo proplema con l'approntamento di un dispositivo con i particolari della rivendicazione 1 oppure 2.

Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, negli intervalli in cui il valore nominale della velocità longitudinale prestabilita mediante l'elemento di manovra è superiore ad un valore di soglia prestabilito, preferibilmente molto basso rispetto alla massima accelerazione possibile del veicolo, imposta l'accelerazione longitudinale del veicolo sul valore nominale così prestabilito. Se il valore nominale dell'accelerazione longitudinale prestabilito mediante l'elemento di manovra scende al di sotto del valore di soglia predefinibile, il dispositivo imposta la velocità del veicolo su un valore nominale costante, fino a quando viene attivato un nuovo processo di accelerazione oppure di decelerazione. Questa regolazione costante della velocità è nota da dispositivi di regolazione tradizionali della velocità sotto forma di cosiddetti dispositivi automatici di regolazione di velocità che impostano la velocità del veicolo azionando opportunamente un elemento di manovra di detto dispositivo automatico sul valore disponibile al momento dell'attivazione. Diversamente da questo, il presente dispositivo impiega, come valore di velocità durante queste fasi di regolazione della stessa, un valore inferiore al valore reale della velocità longitudinale al momento dell'attivazione di ciascuna fase di regolazione della stessa, pari al valore differenziale prestabilito in funzione della velocità.

Questo accorgimento fa in modo di non esigere dal conducente un'attenzione così grande e una reazione così rapida, per l'impostazione della velocità da lui auspicata, come nei sistemi che regolano detta velocità esattamente sul valore di velocità esistente al momento dell'attivazione di ciascuna fase di regolaizone. In pratica ne risulta che il veicolo, al termine di un azionamento dell'elemento di manovra, deceleri prima nella misura del valore differenziale prestabilito, dipendente dalla velocità del veicolo di volta in volta esitente, prima che la sua velocità venga tenuta costante dalla parte del regolatore di velocità del dispositivo. Prove di marcia mostrano che questo tipo di influsso di velocità longitudinale provoca, rispetto ad altri sistemi tradizionali, una sollecitazione del veicolo significativamente minore.

Nel dispositivo secondo la rivendicazione 2, la sensibilità della predeterminazione del valore nominale di accelerazione longitudinale in funzione della relativa grandezza di azionamento dell'elemento di manovra è scelta in funzione della velocità, e precisamente in senso decrescente man mano che la velocità longitudinale aumenta. E' evidente che questo accorgimento può essere combinato con la funzionalità indicata nella rivendicazione 1. La dipendenza della velocità, data nel dispositivo secondo la rivendicazione 2, dell'aumento della caratteristica del valore nominale prestabilito dell'accelerazione longitudinale in funzione della relativa grandezza di azionamento dell'elemento di manovra tiene conto, vantaggiosamente, del fatto che la capacità di accelerazione di autoveicoli diminuisce man mano che la velocità aumenta, dato che la potenza da applicare per superare le resistenze all'avanzamento aumenta considerevolmente con l'aumento della velocità. Inoltre, questa scelta di una sensibilità della predeterminazione del valore nominale di accelerazione longitudinale dipendente dalla velocità tiene conto del fatto che il valore di accelerazione assoluto, in caso di elevate velocità e per effetto di informazioni cinestetiche, acustiche, ottiche e meccaniche che subiscono i passeggeri, viene ritenuto soggettivamente maggiore che in caso di basse velocità. Pertanto, la scelta della sensibilità della preterminazione del valore nominale dell'accelerazione longitudinale dipendente dalla velocità è vantaggiosa sia dal punto di vista della tecnica dei veicoli sia dal punto di vista ergonomico.

Un esempio di esecuzione vantagioso dell’invenzione viene descritto in seguito con riferimento ai disegni. In essi:

La figura 1 mostra un diagramma per la illustrazione di una tipica fase di regolazione di velocità, quale viene prodotta da un dispositivo secondo l'invenzione per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale, e

la figura 2 mostra un diagramma per l'illustrazione di caratteristiche del valore nominale di accelerazione longitudinale da predefinire in funzione della grandezza di azionamento di un elemento di manovra di un dispositivo secondo l'invenzione per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale.

La struttura dei dispositivi mostrati nelle figure 1 e 2 con le loro funzionalità caratteristiche per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale di autoveicoli, in particolare di automobili, può appartenere ad uno qualsiasi dei tipi tradizionali, noti ad esempio dallo stato della tecnica citato all'inizio, dove soltanto l'unità di controllo e/o di regolazione di volta in volta disponibile va concepita in modo appropriato per la realizzazione dei metodi di funzionamento illustrati più dettagliatamente in seguito. Questa progettazione di sistema emerge, per l'esperto, senz'altro dalla seguente illustrazione delle funzioni in modo da non aver bisogno di una descrizione più dettagliata o di una rappresentazione di disegni di una tale struttura. In particolare, il dispositivo comprende, oltre alla rispettiva unità di controllo e/o di regolazione, un'appropriata unità di regolazione di velocità attivata da quest'ultima che comprende un azionamento motore e un impianto di frenatura. Come interfaccia dell'utilizzatore, il dispositivo contiene un elemento di manovra, progettato preferibilmente come barra di comando azionabile con una mano, dove è scelta un'associazione funzionale percettibile in cui, attraverso l'azionamento dell'elemento di manovra in avanti, si attiva un processo di accelerazione e, attraverso l'azionamento orientato verso dietro, si attiva un processo di decelerazione .

In particolare, con il citato azionamento dell'elemento di manovra in una corrispondente direzione da parte del conducente si predefinisce di colta in volta in valore nominale di accelerazione longitudinale as in funzione della relativa grandezza di azionamento dell'elemento di manovra BG che, ad esempio, può essere data dalla deviazione traslatoria oppure dall'angolo di deviazione oppure, in caso di una progettazione isometrica dell'elemento di manovra, dalla forza di azionamento. Corrispondenti curve caratteristiche in base alle quali il dispositivo dalla grandezza di azionamento dell'elemento di manovra di volta in volta disponibile può desumere il valore nominale di accelerazione longitudinale as, sono depositate nella unità di controllo e/o di regolazione. Caratteristiche esemplificative per questa correlazione funzionale sono rappresentate nella figura 2. Secondo la progettazione del sistema ivi illustrata è scelto un andamento lineare della caratteristica, cioè la grandezza del valore nominale di accelerazione longitudinale as aumenta in modo lineare con il valore della grandezza di azionamento dell'elemento di manovra BG. Inoltre, la sensibilità di questa predeterminazione di valore nominale dell'accelerazione longitudinale, cioè l'inclinazione della caratteristica in questione, è scelta in funzione della velocità longitudinale del veicolo, come indicato nella figura 2 dalla freccia v<+ >, e precisamente la sensibilità diminuisce con l'aumento della velocità longitudinale. In questo modo, come indicato a titolo esemplificativo nella figura 2, la caratteristica lineare K1 valida in un primo valore di velocità longitudinale passa in una caratteristica lineare K2 più piatta quando la velocità longitudinale passa, da questo primo valore, ad un secondo valore di velocità più alto rispetto al primo.

Con la dipendenza lineare, illustrata nella figura 2, del valore nominale prestabilito della velocità longitudinale as, dalla grandezza di azionamento dell'elemento di manovra BG con sensibilità dipendente dalla velocità si consente una regolazione della dinamica longitudinale ergonomicamente e tecnicamente vataggiosa, poiché essa tiene conto, da un lato, del fatto che la capacità di accelerazione dell'autoveicolo generalmente si riduce con la velocità crescente a causa delle resistenze di avanzamento fortemente crescenti e, dall'altro lato, del fatto che la sensazione di accelerazione che il conducente riceve dalle informazioni cinestetiche, acusiche, ottiche e meccaniche dipende dalla velocità in modo che il valore di accelerazione assoluto, in presenza di alte velocità, venga ritenuto, in genere, da lui più alto che in caso di basse velocità.

Come ulteriore accorgimento illustrato nella figura 1, il dispositivo contiene un elemento di regolazione di velocità longitudinale che è attivato tutte le volte che la grandezza del valore di accelerazione longitudinale as prestabilita sull'elemento di manovra è minore di un valore di soglia am prestabilito, leggermente superiore a zero. L'elemento di regolazione di velocità attivato imposta la velocità del veicolo v di volta in volta su un valore nominale vs. In questo modo, il conducente non ha bisogno, quando egli, malgrado resistenze all'avanzamento frenanti, vuole mantenere una velocità longitudinale costante, di azionare continuamente l'elemento di manovra per compensare le oscillazioni di resistenza all'avanzamento. Appropriate unità di regolazione di velocità per un tale mantenimento costante della velocità longitudinale sono note sotto forma di dispositivi di regolazione automatica della velocità non hanno qui bisogno di essere ulteriormente illustrate.

Se il conducente predispone una grandezza del valore nominale di accelerazione longitudinale sull'elemento di manovra superiore al valore di soglia am, l'elemento di regolazione della velocità rimane disattivato, e l'elemento di regolazione di accelerazione imposta, attraverso una corrispondente attivazione dell'azionamento a motore, ad esempio della valvola a farfalla, e/o dell'impianto di frenatura, il relativo valore di accelerazione longitudinale positivo o negativo. Non appena il conducente non applica più alcuna forza di azionamento sull'elemento di manovra, e rispettivamente applica soltanto una forza pari alla grandezza del valore nominale di accelerazione longitudinale inferiore al valore di soglia am, viene attivato l’elemento di regolazione della velocità. In questo caso è previsto, in modo caratteristico, che il valore nominale della velocità su cui successivamente viene impostata la velocità longitudinale v attraverso l'elemento di regolazione della stessa non corrisponda al valore di velocità longitudinale vi, disponibile al momento dell'attivazione dell'elemento di regolazione della velocità, ma ad un valore nominale che differisce da questo per un valore differenziale dv, cioè a vs = vi + dv. Questo valore differenziale dv viene prestabilito in funzione della velocità, cioè in funzione della velocità longitudinale vi al momento dell'attivazione dell'elemento di regolazione della velocità, e precisamente in modo crescente man mano che aumenta la velocità longitudinale vi. Come desiderato, ciò fa in modo che il veicolo, dopo che il conducente, in seguito ad un processo di accelerazione precedente, ha mollato l'elemento di manovra, rallenti in primo luogo per un determinato valore dv dipendente dalla velocità assoluta vi del veicolo prima che la sua velocità longitudinale, venga tenuta costante dall'elemento di regolazione di velocità del veicolo. All'inizio, fino ad un momento t0, l'elemento di manovra non è azionato oppure lo è solo debolmente, in modo che il valore nominale prestabilito dell'accelerazione longitudinale sia inferiore al valore di soglia am e, successivamente, sia attivata la regolazione di velocità che tiene la velocità longitudinale v su un valore costante. Successivamente, il conducente aziona l'elemento di manovra per l'attivazione di un processo di accelerazione in modo che il valore nominale di accelerazione di velocità prestabilto as, dal momento t0 fino ad un momento successivo t1, sia superiore al valore di soglia am. In questo modo, l'elemento di regolazione di velocità in questo istante è disattivato e il dispositivo consente un'accelerazione del veicolo corrispondentemente al valore nominale di accelerazione longitudinale as predefinito sull'elemento di manovra. Non appena poi, al momento t1, il valore nominale di accelerazione longitudinale prestabilito as scende di nuovo al di sotto del valore di soglia am, l'elemento di regolazione di velocità è poi di nuovo attivo. In questo caso, esso non regola per la velocità longitudinale disponibile al momento dell'attivazione t1 ma per un valore nominale vs che è inferiore al valore di velocità vi nella misura di un valore differenziale dv dipendente da questa velocità longitudinale momentanea vi. Successivamente, l'elemento di regolazione della velocità tiene la velocità longitudinale v su un valore nominale vs senza che il conducente debba attivare, a questo scopo, processi di accelerazione oppure di decelerrazione sull'elemento di manovra.

Con questa funzionalità illustrata nella figura 1, il dispositivo per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale del veicolo consente che il conducente abbia bisogno di attivare l'elemento di manovra da azionare preferibilmente con la mano solo quando egli intende variare la velocità del veicolo. Ciò evita in modo ottimale fatiche per la mano del conducente che aziona l'elemento di manovra. La predeterminazione del valore di soglia am, relativamente vicino allo zero, per la commutazione tra fasi di accelerazione e fasi di regolazione della velocità evita che tali processi di commutazione si manifestino in modo non gradito già quando il conducente tiene con la sua mano l’elemento di manovra solo per motivi di rilassamento.

E' evidente che il comportamento illustrato nella figura 1 per un processo di accelerazione positivo può essere realizzato, a seconda della progettazione del dispositivo, in modo analogo, cioè con andamento ad immagine riflessa delle caratteristiche della figura 1, per processi di decelerazione. A seconda dell'impiego, invece che all'impostazione di processi di accelerazione positivi, da un lato, e di processi di decelerazione, dall'altro lato, la funzionalità dell'elemento di manovra può essere limitata anche all'attivazione di processi di accelerazione positivi e, per processi di decelerazione, si può conservare un pedale di fr

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il controllo e/o la regolazione della velocità longitudinale di un autoveicolo, con un elemento di manovra, attraverso il cui azionamento è possibile impostare un valore di accelerazione longitudinale (ae) in funzione di una grandezza di azionamento (BG) relativa dell'elemento di manovra, dove - esso, negli intervalli in cui il valore nominale di accelerazione longitudinale (as) prefissato dall'elemento di manovra è superiore ad un valore di soglia (am) prestabilito, imposta l'accelerazione longitudinale del veicolo su questo valore nominale di accelerazione longitudinale prestabilito, ed - esso, negli intervalli successivi alla discesa al di sotto del valore di soglia (am) da parte del valore nominale di accelerazione longitudinale (as) impostato in cui la grandezza del valore nominale di accelerazione longitudinale (as) prestabilito dall'elemento di manovra è inferiore al valore di soglia {am) predefinibile, imposta la velocità longitudinale (v) del veicolo su un valore nominale costante (vs) che è inferiore alla velocità longitudinale (Vi) momentanea al momento iniziale di ciascun inervallo nella misura di un valore differenziale (dv) prestabilito in funzione della velocità .
2. Dispositivo per il controllo e/o per la regolazione della velocità longitudinale di un autoveicolo, in particolare secondo la rivendicazione 1, con - un elemento di manovra mediante il cui azionamento è possibile impostare un valore di accelerazione longitudinale (as) in funzione di un grandezza di azionamento {BG) relativa dell'elemento di manovra, caratterizzato dal fatto che - la sensibilità d'impostazione del valore nominale di accelerazione longitudinale (as).in funzione della grandezza di azionamento (BG) relativa dell'elemento di manovra è scelta in funzione della velocità in modo decrescente man mano che la velocità longitudinale (v) aumenta .