In der Automobilindustrie geht der Trend immer mehr dazu über, den Fahrzeuglenker hinsichtlich Fahrsicherheit und Fahrkomfort zu unterstützen. Beispiele dafür sind Spurhaltesysteme oder Systeme mit Tempomatfunktion. Dabei wird das Fahrverhalten auf Grund gemessener Fahrzeug-und Umgebungsparameter unter- stützend beeinflusst. Die Kräfte, die hierzu aufgebracht werden müssen, werden zum Großteil von elektromechanischen Systemen, wie Elektromotoren, aufgebracht.

Beispielweise fungieren sogenannte Force-Feedback-Systeme bei der Geschwindigkeitsbeeinflussung gleichzeitig als Geschwin- digkeitsregler, Geschwindigkeitsbegrenzer und bei der Über- schreitung eines vorgegebenen Geschwindigkeitswertes als Warneinrichtung. Dabei wirkt der Kraft, die vom Fahrerfuß zum Zweck der Geschwindigkeitserhöhung auf das Gaspedal ausgeübt wird, eine Rückstellkraft entgegen. Die Höhe der Rückstell- kraft hängt insbesondere ab von der Höhe der Abweichung vom Geschwindigkeitssollwert.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 617 674 B1 bekannt. Die Vorrichtung für die Steuerung der Leistung von Motoren, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren umfasst einen Servomotor zur Kraftregelung, um auf das durch den Fahrer direkt betätigte Organ zur Leistungsregelung, beispielsweise ein Gaspedal, über eine mechanische Verbindung eine gesteuerte

Rückholkraft auszuüben. Diese durch eine mechanische Verbindung übertragene Kraft wird von einer Feder erzeugt, die einem Dreieckspunktmechanismus zugeordnet ist, bei dem ein Motor die Kraftkomponenten verlagert, die auf das Ausgangs- organ des Servomotors einwirken.

Eine derartige Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs besteht aus einer Vielzahl eigenständiger Bauteile, die mit großem Aufwand montiert werden müssen. Die auf das Pedal wirkende Rückholkraft wird unter Aufwendung eines komplizierten Umlenkmechanismusses erzeugt. Dadurch gestaltet sich sowohl die Herstellung als auch die Kalibrierung der Vorrichtung sehr aufwändig.

Aus der DE 199 16 434 AI ist ein schwenkbares Pedal zum Aus- lösen und Übertragen von Steuerbewegungen an Komponenten eines Kraftfahrzeugs bekannt, das über einen geregelten bzw. gesteuerten Elektromotor mit daran angekoppeltem mechanischen Getriebe angetrieben wird.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass die ursprünglich rotatorische Kraft ausgehend vom Elektromotor über kom- plizierte Umlenkmechanismen in eine translatorisch wirkende Kraft umgewandelt werden muss. Zusätzlich ist zwischen Elektromotor und Pedal ein mechanisches Getriebe notwendig.

Der Material-und der Montageaufwand dieser Vorrichtung ist hoch.

Eine elegantere Vorrichtung ist aus der DE 102 50 456 A1 bekannt. Darin wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugparameters, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit, beschrieben. Das vorzugsweise als Pedal ausgestaltete Steuer-

organ führt durch eine entsprechende Betätigungskraft entgegen einer Rückstellkraft eine Lageänderung herbei, die zu einer Erhöhung des Fahrzeugparameters, insbesondere der Antriebs- kraft des Motors führt. Dabei ist ein elektromechanischer Aktuator vorgesehen, der eine in Rückstellrichtung des Steuerorgans wirkende zusätzliche Rückstellkraft aufbringt. In dem Aktuator ist ein Elektromotor als elektromechanischer Antrieb vorgesehen, insbesondere ein Linearmotor. Dadurch entfällt der bisher benötigte Umlenkmechanismus, da die Kraft von vornherein linear wirkt.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist die aufwändige Konstruk- tion und die komplizierte Ansteuerung des Linearmotors. Da bei dieser Motorart zwangsläufig störende Wirbelströme auftreten, muss der Motor geblecht ausgeführt werden, was sich in den Herstellungskosten negativ bemerkbar macht. Darüber hinaus besteht der Motor aus mehreren Spulen, die entsprechend aufwendig verschaltet und angesteuert werden müssen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache, wenige Bauteile umfassende und kompakte Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs derart zu schaffen, dass sowohl Material-und Herstellungskosten, als auch der benötigte Bauraum gering sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 unmittelbar oder mittelbar rück- bezogenen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Geschwin- digkeit eines Fahrzeugs umfasst im wesentlichen aus ein Pedal- element und eine elektrodynamische Rückstellvorrichtung. Als Rückstellvorrichtung ist erfindungsgemäß ein Tauchspulen- steller vorgesehen. Vorzugsweise weist der Tauchspulensteller ein bewegliches Stellglied auf. Ein in dem beweglichen Stell- glied integrierter Betätigungsstößel bewirkt dann die Rück- stellkraft auf das Pedalelement.

Der Tauchspulensteller ist eine elektrodynamische Stellvor- richtung. Im Gegensatz zum elektromagnetischen Stellprinzip beruht das elektrodynamische Stellprinzip auf der Kraft auf strom-durchflossene Leiter im Magnetfeld. Der Tauchspulen- steller umfasst eine Magnetanordnung, die die erregende Feldenergie liefert, und eine Spulenanordnung, die die zu wandelnde Energie liefert.

Die Magnetanordnung umfasst im wesentlichen ein Magnetjoch und einen Magneten. Der Magnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein. Die Spulenanordnung umfasst im wesent- lichen einen Spulenträger und eine Spule, auch Tauchspule genannt.

Ein Vorteil dieses elektrodynamischen Prinzips ist, dass die Kraft über den gesamten Stellweg nahezu konstant ist. Des weiteren sind mithilfe dieses Prinzips sehr kleine, hoch aufgelöste Auslenkungen in kürzester Zeit möglich. Durch Stromumkehr in der Erregerspule oder in der Tauchspule sind zwei aktive Wirkrichtungen möglich.

Das bewegliche Stellglied kann entweder die Magnetanordnung oder die Spulenanordnung sein. Vorteilhafterweise ist die

Magnetanordnung als das bewegliche und die Spulenanordnung als das nicht bewegliche Teil ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die Stromzuführung zur Spule als nicht beweglich ausge- führt werden kann und die gesamte Anordnung somit vereinfacht und kostengünstiger wird. Zudem kann die in der Spule entstehende Wärme über den Spulenträger zum Beispiel an ein umgebendes Gehäuse abgeführt werden. Der Magnet der in diesem Fall beweglichen Magnetanordnung ist der Einfachheit halber ein Permanentmagnet, da ein Elektromagnet eine beweglich auszuführende Stromzuführung benötigen würde.

Ist die Magnetanordnung beweglich ausgeführt, so ist der Be- tätigungsstößel am Magnetjoch, vorzugsweise axial, integriert.

In dem Fall, dass die Spulenanordnung die Stellfunktion aus- übt, ist der Betätigungsstößel am Spulenträger, ebenfalls be- vorzugt axial, integriert.

Die Bewegung des Stellgliedes verläuft geradlinig. Sollte es jedoch erforderlich sein, kann die Bewegung des Stellgliedes ohne weiteres auch auf einer leicht gekrümmten Bahn, zum Beispiel einem Kreissegment, erfolgen.

Das Pedalelement zur Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird vom Fahrerfuß in eine Richtung zur Geschwindigkeitser- höhung betätigt. Die Betätigung des Pedalelements in die entgegengesetzte Richtung geschieht in der Regel durch eine mechanische Rückholfeder und bewirkt eine Geschwindigkeits- verringerung.

Die Wechselwirkung zwischen dem Betätigungsstößel der Rück- stellvorrichtung und dem Pedalelement ist dergestalt, dass der Betätigungsstößel auf das Pedalelement nur in eine Richtung

eine Kraft, eben die Rückstellkraft, und zwar in Richtung Ge- schwindigkeitsverringerung ausübt. Ist zum Beispiel bei der Verwendung einer Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion der Geschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder gar überschritten, so wird dies dem Fahrer über eine am Pedalelement durch die Rückstellvorrichtung verursachte Rückstellkraft mitgeteilt.

Die Folge ist eine Unterbrechung der Geschwindigkeitserhöhung beziehungsweise, bei einer Grenzwertüberschreitung eine Ge- schwindigkeitsverringerung. Zwischen dem Betätigungsstößel und dem Pedalelement besteht keine feste mechanische oder anders- artig gestaltete Verbindung. Dadurch ist sichergestellt, dass die Rückstellvorrichtung keine Kraft in Richtung einer Ge- schwindigkeitserhöhung ausüben kann.

In bestimmten Fahrsituationen, zum Beispiel bei einem Überhol- vorgang auf der Landstraße, kann der Fahrer gezwungen sein, den Geschwindigkeitsgrenzwert kurzeitig zu überschreiten. In diesem Fall kann die Rückstellvorrichtung entgegen der von ihr ausgeübten Rückstellkraft übertreten werden.

Um eine möglichst reibungs-und geräuscharme Bewegung des Betätigungsstößels zu gewährleisten, sind an der Rückstell- vorrichtung an verschiedenen Stellen Lagervorrichtungen vorgesehen. Vorteilhafterweise ist mindestens eine Lager- vorrichtung am nicht beweglichen Teil der Rückstellvorrichtung vorgesehen. Ist zum Beispiel die Spulenanordnung fest stehend, so kann der axial verlaufende Teil des Spulenträgers als Hohlzylinder ausgeführt sein, in dem der Betätigungsstößel sich bewegt, und an dessen mindestens einem Ende eine Lager- vorrichtung vorgesehen ist. Entsprechendes gilt für den Fall, dass die Magnetordnung den nicht beweglichen Teil der Rück-

stellvorrichtung bildet. Dann ist das Magnetjoch entsprechend ausgeführt.

Es wäre auch denkbar, dass die Lagervorrichtung auf dem Betätigungsstößel selbst vorgesehen ist. So kann auf beiden Seiten des Betätigungsstößels an den entsprechenden Stellen zum Beispiel eine Teflonbeschichtung angebracht sein.

Vorzugsweise umgibt die Rückstellvorrichtung ein Gehäuse, das wiederum mit dem Pedalhalter verbunden ist. Das Gehäuse dient als Aufnahme der Rückstellvorrichtung. Zudem bietet es Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder Schmutz und dient unter anderem auch zur Abfuhr der in der Spule entstehenden Wärme. Das Gehäuse kann insbesondere auch einen Teil der Lagervorrichtung des beweglichen Stellgliedes auf- nehmen. Es kann auch die gesamte Lagervorrichtung am Gehäuse vorgesehen sein.

Vorteilhafterweise liegt der Betätigungsstößel immer am Pedal- halter an. Dadurch wird die Reaktionszeit der Rückstellvor- richtung minimiert, die Vorrichtung ist sozusagen immer vorge- spannt. Andernfalls müssten ständig die Positionen des Pedal- elements und des Betätigungsstößels abgefragt werden, um in dem Fall, dass die Rückstellkraft wirken soll, ein ruck- freies Aufeinandertreffen der beiden Komponenten zu gewähr- leisten.

Um ein permanentes Anliegen des Betätigungsstößels am Pedal- halter zu bewerkstelligen, ist insbesondere eine mechanische Feder zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen. Stellglied angeordnet, so dass das Stellglied ständig einen leichten Druck auf das Pedalelement ausübt.

Das selbe Ergebnis wird alternativ dadurch erreicht, dass durch die Spule permanent ein Strom fließt, der gerade so groß ist, dass der Betätigungsstößel immer am Pedalelement an- liegt.

In beiden Fällen, in denen der Betätigungsstößel permanent mit einer gewissen Kraft am Pedalhalter anliegt, ist diese Kraft so bemessen, dass der Fahrer keine Rückstellkraft durch das . Pedalelement erfährt.

Es ist aber auch denkbar, dass in der Phase, in der die Rück- stellkraft nicht wirkt, die Spule so bestromt wird, dass das bewegliche Stellglied in die Position gebracht wird, die den größten Abstand zum Pedalelement aufweist. Das Stellglied befindet sich dann in einer definierten Endlage und hat keinen Kontakt zum Pedalelement.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Fahrzeug- geschwindigkeit erlaubt eine einfache, wenige Bauteile um- fassende und kompakte Bauweise, so dass sowohl Material-und Herstellungskoten als auch der benötigte Bauraum gering gehalten werden können. Die einfache Ansteuerung der Spule, das Wegfallen einer Kraftumlenkvorrichtung und eines Getriebes, die günstige Kraft-Weg-Charakteristik und die Möglichkeit der Realisierung kleinster Auslenkungen des Betätigungsstößels sind weitere Vorteile dieser Vorrichtung.

Zudem kann der Tauchspulensteller zusätzlich zur Erzeugung der Rückstellkraft die Pedalkennlinie eines herkömmlichen Gas- pedals simulieren. Dadurch kann sowohl die Hysteresevorrich-

tung als auch die Rückholvorrichtung eines herkömmlichen Gas- pedals wegfallen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines bevorzugten Aus- führungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher be- schrieben. Dabei zeigen Fig. 1 einen Querschnitt der Vorrichtung mit Pedalelement und Pedalhalter und Fig. 2 eine Draufsicht auf die montierte Vorrichtung nach Fig. l.

Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst ein Pedalelement 1 und eine elektrodynamische Rückstellvorrichtung. Das Pedalelement 1 ist drehbar am Pedalhalter 13 angeordnet. Der Pedalhalter 13 wiederum ist in nicht gezeigter Weise mit der Fahrzeug- karosserie verbunden.

Die elektrodynamische Rückstellvorrichtung ist erfindungsgemäß als Tauchspulensteller ausgeführt. Dabei ist der Tauchspulen- steller vorzugsweise zylinderförmig mit kreisförmigem Quer- schnitt ausgebildet. Der Tauchspulensteller umfasst eine Magnetanordnung 2 und eine Spulenanordnung 3. Die Magnet- anordnung 2 umfasst im wesentlichen einen ringförmigen Magneten 5, hier einen Permanentmagneten, und ein im wesent- lichen topfförmiges Magnetjoch 6, das den Magneten 5 umgibt.

Die Spulenanordnung 3 umfasst eine Spule 7 und einen im wesentlichen topfförmigen Spulenträger 8.

Die Magnetanordnung 2 ist als bewegliches Stellglied vorge- sehen. In der Achse des topfförmigen Magnetjochs 6 ist ein im wesentlichen stabförmiger Betätigungsstößel 4 derart inte- griert, dass er über die Ober-und die Unterseite des topf- förmigen Magnetjochs 6 hinausragt. Der Betätigungsstößel 4 bewirkt die Rückstellkraft auf das Pedalelement 1.

Der Spulenträger 8 ist mit dem Gehäuse 11 verbunden und bildet den fest stehenden Teil der Rückstellvorrichtung. Die Spule 7 ist auf die äußere Mantelfläche des Spulenträgers 8 gewickelt.

Der Spulenträger 8 weist in seiner Achse eine insbesondere kreisförmige Öffnung auf, durch die hindurch der pedalseitige Teil des Betätigungsstößels 4 auf das Pedalelement 1 wirkt Das topfförmige Magnetjoch 6 und der topfförmige Spulenträger 8 sind konzentrisch so angeordnet, dass die innere Mantel- fläche des Magnetjochs 6 die äußere Mantelfläche des Spulen- trägers 8. mit der Spule 7 zumindest teilweise umschließt und die innere Mantelfläche des Spulenträgers 8 wiederum die äußere Mantelfläche des ringförmigen Magneten 5 zumindest teilweise umschließt.

Wird die Spule 7 bestromt, so bewegt sich je nach Strom- richtung die Magnetanordnung 2 mit dem Betätigungsstößel 4 in der Achse der Rückstellvorrichtung vom Pedalelement 1 weg oder zum Pedalelement 1 hin. Dabei bewegt sich der zum Pedal- element 1 gewandte Teil des Betätigungsstößels 4 während des gesamten Stellweges in der insbesondere kreisförmigen Öffnung des Spulenträgers 8.

Die Bewegung der Magnetanordnung 2 verläuft vorzugsweise geradlinig. Sie könnte aber auch auf einer leicht gekrümmten Bahn, zum Beispiel auf einem Kreissegment erfolgen.

Alternativ zu dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, den Betätigungsstößel 4 am Spulenträger 8 zu integrieren und die Spulenanordnung 3 als bewegliches Stellglied auszuführen.

Das Pedalelement zur Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird vom Fahrerfuß in eine Richtung zur Geschwindigkeits- erhöhung betätigt. Die Betätigung des Pedalelements in die Gegenrichtung geschieht in der Regel über eine nicht gezeigte mechanische Rückholfeder am Pedalelement 1 und bewirkt eine Geschwindigkeitsverringerung.

Zwischen dem Betätigungsstößel 4 und dem Pedalelement 1 gibt es keinerlei mechanische oder anders geartete feste Verbin- dung. Dadurch ist sichergestellt, dass der Betätigungsstößel 4 auf das Pedalelement 1 nur in eine Richtung eine Rückstell- kraft ausüben kann, und zwar in Richtung einer Geschwindig- keitsverringerung.

Die Rückstellvorrichtung verursacht dann eine Gegenkraft am Pedalelement 1 wenn, zum Beispiel bei einer Geschwindigkeits- begrenzungsfunktion der Geschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder gar überschritten wird. Diese Situation wird dem Fahrer über das Pedalelement 1 mitgeteilt. Die Folge der Gegenkraft ist eine Unterbrechung der Geschwindigkeitserhöhung bezie- hungsweise beim Überschreiten des Geschwindigkeitsgrenzwerts eine Geschwindigkeitsverringerung.

Der Fahrer kann jedoch die Funktion der Rückstellvorrichtung außer Kraft setzen. In gewissen Fahrsituationen, zum Beispiel bei einem Überholvorgang auf der Landstraße, ist der Fahrer gezwungen, den gewählten Geschwindigkeitsgrenzwert kurzzeitig zu überschreiten. In diesem Fall kann die Rückstellvorrichtung entgegen der von ihr ausgeübten Rückstellkraft übertreten werden. Dieser Fahrerwunsch wird beispielsweise durch die Stellung des Pedalelements 1 erkannt und daraufhin wird der Strom durch die Spule verringert bzw. abgeschaltet.

Um den Verschleiß und die Geräuschentwicklung der Rückstell- vorrichtung minimal zu halten, ist eine Lagervorrichtung 9,10 für das bewegliche Stellglied auf beiden Seiten des Betätigungsstößels 4 vorgesehen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist auf der dem Pedalelement l zugewandten Seite die Lagervorrichtung 10 in der vorzugsweise kreisrunden Öffnung axial im Boden des topfförmigen Spulenträgers 8 ange- bracht.

Die Lagervorrichtung 9 für den Betätigungsstößel 4 auf der dem Pedalelement 1 abgewandten Seite ist vorzugsweise am Gehäuse 11 der Rück-stellvorrichtung vorgesehen. Dieses Lager kann zusätzlich eine Abdichtfunktion erfüllen. Als Lagervorrichtung 9,10 kann beispielsweise ein Gleitlager oder eine Teflon- buchse verwendet werden.

Denkbar wäre auch, dass die Lagervorrichtung 9 ebenfalls im Spulenträger 8 integriert ist. Beispielweise kann der axial verlaufende Teil des Spulenträgers 8 als Hohlzylinder ausge- bildet sein. Die Lagervorrichtung 9 wäre dann zum Beispiel an dem vom Pedalelement 1 abgewandten Ende des Hohlzylinders vorgesehen.

Insbesondere kann die Lagervorrichtung 10 auf der dem Pedal- element 1 zugewandten Seite statt im Spulenträger 8 am Gehäuse 11 integriert sein und zusätzlich an dieser Stelle des Ge- häuses 11 eine Dichtfunktion übernehmen.

Um die Reaktionszeit der Rückstellvorrichtung und damit das Ansprechverhalten der Vorrichtung zu optimieren, liegt vorteilhafterweise der Betätigungsstößel 4 am Pedalhalter 1 an. Dadurch ist die Vorrichtung immer in einem vorgespannten Zustand. Zu diesem Zweck ist insbesondere eine mechanische Feder 12 zwischen dem Gehäuse 11 und dem als bewegliches Stellglied wirkenden Magnetjoch 6 so angeordnet, dass der Stellweg des Betätigungsstößels 4 auf der dem Pedalelement 1 abgewandten Seite innerhalb der Feder 12 verläuft.

Ein Anliegen des Betätigungsstößels 4 am Pedalhalter 1 kann auch dadurch erreicht werden, dass durch die Spule 7 stets ein Strom fließt.

In beiden Fällen, in denen der Betätigungsstößel 4 mit einer gewissen Kraft am Pedalhalter 1 anliegt, ist diese Kraft so bemessen, dass der Fahrer keine Rückstellkraft durch das Pedalelement 1 verspürt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 11 der Rückstell- vorrichtung mit dem Pedalelement 1 und dem Pedalhalter 13.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Fahrzeug- geschwindigkeit erlaubt eine einfache und kompakte Bauweise, so dass sowohl Material-und Herstellungskosten als auch der benötigte Bauraum gering gehalten werden können. Die einfache Ansteuerung der Spule 7, das Wegfallen einer Kraftumlenk-

vorrichtung und eines Getriebes, die günstige Kraft-Weg- Charakteristik und die Möglichkeit der präzisen 3Realisierung kleinster Auslenkungen des Betätigungsstößels 4 sind weitere Vorteile dieser Vorrichtung.

Bezugszeichenliste : 1 Pedalelement 2 Magnetanordnung 3 Spulenanordnung 4 Betätigungsstößel 5 Magnet 6 Magnetjoch 7 Spule 8 Spulenträger 9 Lagervorrichtung, pedalelementdiametral 10 Lagervorrichtung, pedalelementseitig 11 Gehäuse 12 Mechanische Feder 13 Pedalhalter