DE1563965B2 - Schleuderschutzeinrichtung - Google Patents

Description

danach wieder ab (Fig. 1 und 2). Zum Zeitpunkt t₂, d. h. beim Erreichen der mit a_rmax bezeichneten maximalen Beschleunigung setzt der Schleuderschutz ein. Die Motorzugkraft Z_1n wird rasch unter Z₄₁ gesenkt, so daß auch a_T fällt und schließlich negative Werte annimmt (Zeitraum t₂ bis f₃). Solange die Beschleunigung noch positiv ist, steigt auch A V; schon zwischen r₂ und f₃ tritt jedoch eine Verzögerung ein, die Schlupfgeschwindigkeit fällt, und Ζ_μ nimmt wieder in Richtung auf den Maximalwert hin zu. Zwischen den Zeitpunkten i₃ und i₄ bleibt Z_m auf dem Kleinstwert Z_mb. Die Verzögerung wächst aber infolge der steigenden Adhäsionskraft und der damit zunehmenden Differenz zwischen Ζ_μ und Z_mb weiter an. Im Zeitraum i₄ bis i₅ wird die von der Schleuderschutzeinrichtung hervorgerufene Zugkraftreduktion AZ_S wieder verkleinert. Die Verzögerung bleibt bis kurz vor i₅ auf dem Maximalwert — a_rmax und fällt dann sehr schnell auf 0 ab, da die Differenz Ζ_μ bis Z_m ebenfalls rasch sinkt. Außerhalb des Zeitpunktes t₅ steigt Z_1n zunächst steil und dann langsam stetig an. Es tritt eine (allerdings sehr kleine) Beschleunigung ein, die zu größeren Δ F-Wertenund damit steigendem Ζ_μ führt. Auf solche Weise tastet die Einrichtung auch bei fortwährend veränderlichem Adhäsionskoeffizienten stets die maximale Adhäsionskraft ab. Sobald diese überschritten wird, kann erneut ein Schleudervorgang eintreten, der wiederum die beschriebenen Vorgänge zur Folge hat.

Der Fig. 4 ist zu entnehmen, daß sich AZ_S aus zwei Komponenten zusammensetzt. Die erste Komponente AZ_sl steigt zunächst rasch an (Kurventeil A), bleibt darauf eine bestimmte Zeit lang konstant (Verlauf B), wird dann wieder kleiner (Ast C) und fällt hierauf etwas linear mit der Zeit ab (Teil D). Der geschilderte Verlauf ermöglicht die schon vorher beschriebene Annäherung an die maximale Adhäsionskraft. Die zweite Komponente AZ_s2 dient zum sicheren Verzögern des Radsatzes und ist im Zeitraum i₃ bis t₅ konstant. Bei Beginn des Schleudervorganges nimmt sie rasch zu und sinkt nach i₅ schnell wieder ab.

Fig. 5 zeigt eine Schalteinrichtung, welche zur Erzeugung der Zugkraftreduktionskomponenten nach Fig. 4 dient. Mit 1 ist ein Mittelfrequenz-Tachogenerator, mit 2 eine Gleichrichterbrücke, mit 3 eine Drossel, mit 4 ein erster Kondensator, mit 5 ein zweiter Kondensator, mit 6 ein erster Verstärker und mit 7 ein Rückkopplungswiderstand bezeichnet. Der Ausgang des Verstärkers 6 führt zum Eingang eines ersten Grenzwertmelders 8 und eines zweiten Grenzwertmelders 9, deren Ausgänge wiederum mit einem ODER-Tor 10 verbunden sind. Als Grenzwertmelder können Schmitt-Trigger Verwendung finden. Am Ausgang s des ODER-Tores 10 liegt eine erste Schaltanordnung I, am Umkehrausgang s'eine zweite Schaltanordnung II. Ferner ist an den Umkehrausgang 'S₁' des ersten Grenzwertmelders 8 eine dritte Schaltanordnung III angeschlossen, und der Ausgang des ersten Verstärkers 6 steht mit einer vierten Schaltanordnung IV in Verbindung. Die Ausgänge der zweiten, dritten und vierten Schaltanordnung sind an einen zweiten Verstärker 16 angeklemmt, der einen dritten Kondensator 15 (Rückkopplungskondensator) aufweist.

Die dritte Schaltanordnung III besteht aus einer Zenerdiode 11, einem ersten Widerstand 12, einer ersten Diode 13 sowie einem zweiten Widerstand 14.

Die vierte Schaltanordnung IV enthält einen dritten Widerstand 17, einen vierten Widerstand 18, einen dritten Verstärker 19, eine zweite Diode 20 und einen fünften Widerstand 21. Die zweite Schaltanordnung II setzt sich aus einem sechsten Widerstand 22, einem siebenten Widerstand 23, einer dritten Diode 24 und einem achten Widerstand 25 zusammen. Schließlich weist die erste Schaltanordnung I einen neunten Widerstand 26, einen zehnten Widerstand 27, eine vierte Diode 28, eine fünfte Diode 29 und einen vierten Kondensator 30 auf.

Die Einrichtung gemäß Fig. 5 wirkt wie folgt:
Der Mittelfrequenz-Tachogenerator 1 ist mit der Triebachse gekuppelt und erzeugt eine Wechselspan-

^X5 nung, welche der Radumfangsgeschwindigkeit proportional ist. Mit Hilfe der vereinfacht dargestellten Gleichrichterbrücke 2 wird die Wechselspannung des Tachogenerators gleichgerichtet und durch das aus der Drossel 3 sowie dem ersten Kondensator 4 bestehende Siebglied geglättet. Änderungen der Gleichspannung lassen sich über ein Differenzierglied, d. h. den zweiten Kondensator 5, den ersten Verstärker 6 und den Rückkopplungswiderstand 7 erfassen. Am Ausgang des Verstärkers 6 erscheint dann eine Span-

nung, die der Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit und damit der Beschleunigung bzw. der Verzögerung des Rades entspricht.

Das Radbeschleunigungs- oder Verzögerungssignal a_r wird den beiden Grenzwertmeldern 8, 9 zugeführt.

Der erste Grenzwertmelder 8 spricht an, wenn die Radbeschleunigung den maximalen Wert a_max aufweist, und fällt ab, wenn a_r einen gewünschten negativen Mittelwert — a_med aufweist. Das Ausgangssignal S₁ hat also die in Fig. 6 angegebene Charakteristik, Der Grenzwertmelder 9 spricht hingegen bei — a_rmin an und fällt etwa beim gleichen Wert wieder ab (Fig. 7).

Im nachstehenden wird beschrieben, auf welche Weise die Funktion AZ_sl = f(t) gemäß Fig. 4 erzielbar ist.

Die Flanke A zwischen den Zeitpunkten t₂ und f₃ kommt folgendermaßen zustande: Das Signal S₁' des Grenzwertmelders 8 ist gleich Null, solange S₁ = list. Hierbei soll mit 1 ein vorbestimmtes negatives Potential bezeichnet werden. Dies ist zwischen a_rmax und ^armed ^^eT Fall. Der Punkt P₁ zwischen der Zenerdiode 11 und dem Widerstand 12 ist dann gegenüber einem nicht näher angegebenen Nulleiter stark positiv, und die erste Diode 13 leitet. Über den niederohmigen Widerstand 14 und den zweiten Verstärker 16 erfolgt eine Schnelladung des dritten Kondensators 15. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 15 steigt in negativer Richtung rasch an und erzeugt ein Korrektursignal, das einem Korrekturstrom AJ_sl entspricht.

Sobald S₁' = 1 wird, was bei — a_rmed eintritt (da dann S₁ = 0 ist) erhält die Anode der Diode 13 negatives Potential und AJ_sl bzw. AZ_sl bleiben infolge der Ladung des Kondensators 15 konstant (Teil B der Kurve). Der Ast C, der zwischen t₄ und J₅ liegt, wird auf folgende Weise ermöglicht: Die beiden Widerstände 17,18, die am Eingang des dritten Verstärkers 19 liegen, sind so abgeglichen, daß am Ausgang dises Verstärkers dann ein negatives Potential erscheint, wenn die Verzögerung des Radsatzes — a_rmax erreicht.

Dann leitet die Diode 20 und über den Widerstand 21 wird der Kondensator 15 entladen. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 16 sinkt ebenfalls, was den angegebenen Verlauf von 4Z₁₁ zur Folge hat. Schließ-

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lieh dienen die Elemente 22,23, 24 und 25 zur Erzielung des Kurventeils D. Solange das Umkehrsignal s' des ODER-Tores 10 gleich Null ist, was von t₂ bis t_s gilt, da hier s = 1 ist, weist der Punkt P₂ zwischen den Widerständen 22, 23 ein positives Potential auf, so daß die dritte Diode 24 sperrt. Wird hingegen s' = 1 (d. h. s — 0), besitzt P₂ negatives Potential, die Diode 24 leitet, und der Kondensator 15 entlädt sich über den hochohmigen Widerstand 25. Hierdurch sinkt die Spannung am Ausgang des Verstärkers 16 langsam, etwa linear mit der Zeit ab.

Zur Erzeugung des Verlaufs AZ_s2 = f(t) dient die erste Schaltanordnung I.

Mit Beginn des Schleuderns wird s = 1. Dies hat zur Folge, daß sich der Kondensator 30 über die Diode 28 sehr rasch auflädt. Der Punkt P₃ nimmt ein negatives Potential an, und die Diode 29 leitet. Hierdurch kommt wiederum ein Strom AJ_s2 zustande und damit eine Zugkraftreduktionskomponente AZ_s2 gemäß dem Teil E der Kurve. Nach Beendigung der Aufladung des Kondensators 30 bleibt AZ_s2 konstant (Ast F). Sobald jedoch J = O ist, sperrt die Diode 28, der Kondensator 30 entlädt sich relativ rasch über den Widerstand 26 und dementsprechend klingt der Strom über die Diode 29 infolge des an P₃ auftretenden positiven Potentials ab. Hierdurch kommt der Kurventeil G zustande.

Fig. 8 zeigt das Schleuderschutzgerät in Zusammenhang mit einer gleichrichtergespeisten Triebmotorgruppe. Mit 31 ist ein Potentiometer bezeichnet, an welchem über ein nichtlineares Glied 32, das in

ίο bekannter Weise aus vorgespannten Dioden aufgebaut sein kann, der Motorstrom-Sollwert J_c abgegriffen wird. Das Element 32 ermöglicht eine Motorstrombegrenzung. Die Schleuderschutzeinrichtung 33 liefert eine Sollwertkomponente J_cs, die sich aus AJ_sl und AJ_s2 zusammensetzt. Der resultierende Sollwert J_cr wird nach Vergleich mit dem Istwert J einem Regelverstärker 34. zugeführt. Mit Hilfe des Gleichstromwandlers 37 erfaßt man den Motorstrom-Istwert. Ein Steuersatz 35 dient zur Steuerung einer Gleichrichterbrücke 36, an welche ein Wellenstrom-Reihenschluß-Kollektormotor 38 angeschlossen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Gattung ist beispielsweise aus der GB-PS 983 869 bePatentansprüche: kannt. Dort erfolgt die Aufhebung der Gegenmaßnahme gegen das Schleudern erst nach Beendigung

1. Schleuderschutzeinrichtung für elektrisch der Wiederverzögerungsperiode. Dies kann zu unnöangetriebene Fahrzeuge, bei der die zeitliche 5 tig hohen und langen Zugkrafteinbrüchen führen. Aus Drehzahländerung eines Triebrades als Kriterium der DT-AS 1188641, die sich insbesondere auf das für das Schleudern benutzt wird und bei der Sanden als Gegenmaßnahme gegen das Schleudern Schaltmittel vorgesehen sind, welche beim Über- bezieht, ist es an sich bekannt, die Aufhebung der Geschreiten eines Grenzwertes der Beschleunigung genmaßnahme mit dem Beginn eines von der Triebeine Zugkraftreduktion veranlassen und welche i° radbewegung abgeleiteten Wiederverzögerungsimnach der anschließenden Wieder-Verzögerung des pulses einzuleiten. Bei sehr rasch wirkenden Steue-Triebrades beim Unterschreiten eines ersten rungen kann dies aber zu früh sein und zu einem Grenzwertes der Verzögerung den Wiederanstieg unmittelbaren Wiedereinsetzen des Schleudervorder Zugkraft veranlassen, dadurch gekenn- ganges führen.

zeichnet, daß das Maß der Zugkraftreduktion *5 Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

begrenzt ist auf einen Wert, der am Beginn der zugrunde, die Dosierung und insbesondere die Rück-

Wieder-Verzögerung im Augenblick der Über- nähme der Gegenmaßnahme möglichst optimal an

schreitung eines zweiten Grenzwertes der Verzö- den zeitlichen Verlauf der Wiederverzögerungsvor-

gerung (— a_rmed) vorliegt, und daß neben einer gänge an damit an die jeweils herrschenden Adhä-

während des Schleudervorganges im wesentlichen so sionsverhältnisse anzupassen.

konstanten Zugkraftreduktionskomponente Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

(AZ_s2) eine zweite Zugkraftreduktionskompo- löst, daß die Schleuderschutzeinrichtung der eingangs

nente (AZ_sl) in der Weise vorgesehen ist, daß die genannten Gattung durch die im Kennzeichenteil des

Rücknahme dieser zweiten Zugkraftreduktions- Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale weitergebildet

komponente schon bei Überschreitung eines drit- ²5 ist.

ten, höchsten Grenzwertes der Verzögerung In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des

(— a_rmax) veranlaßt wird. Erfindungsgegenstandes schematisch wiedergegeben.

2. Schleuderschutzeinrichtung nach An- Fig. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil ei- Schlupf geschwindigkeit und der Zugkraft, bzw. der nes dem Antriebsmotor (38) zugeordneten Mo- 3o Adhäsionskraft;

torstromregelkreises ist, wobei der Motorstrom- Fig. 2 stellt den zeitlichen Verlauf der Motorzug-Sollwert (I_cr) sich aus den genannten Zugkraftre- kraft und der Adhäsionskraft während des Schleuderduktionskomponenten (AZj₁, AZ₁₂) entsprechen- Vorganges dar.

den Stromkomponenten (A/_Sl bzw. A_s2) und Aus Fig. 3 läßt sich die Radbeschleunigung und

einem dem Drehmoment ohne Eingriff der 35 -Verzögerung während des Schleudervorganges ent-

Schleuderschutzeinrichtung entsprechenden nehmen.

Strom-Sollwert (IJ zusammensetzt. Fig. 4 veranschaulicht die Zugkraftreduktions-

3. Schleuderschutzeinrichtung nach An- komponenten in Funktion der Zeit.

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ablei- Die Schalteinrichtung gemäß Fig. 5 enthält die

tung der den Zugkraftreduktionskomponenten 40 Mittel zur Erzielung der Zugkraftreduktionskompo-

(AZ₅₁, AZ_j2) entsprechenden Stromkomponenten nenten.

(AZj₁, AVj₂) eine Schaltungsanordnung vorgesehen Aus Fig. 6 ist die Charakteristik eines ersten ist, in welcher eine der Triebradbeschleunigung Grenzwertmelders zu ersehen, aus Fig. 7 diejenige proportionale Spannung drei Grenzwertmeldern eines zweiten Grenzwertmelders,
zugeführt ist, wobei der erste Grenzwertmelder 45 Fig. 8 gibt die Schleuderschutzeinrichtung im Zu-(8) ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Dreh- sammenhang mit einem über gesteuerte Gleichrichter Zahländerung des Triebrades den Grenzwert der gespeisten Triebmotor wieder.
Beschleunigung (a_max) überschreitet und seinen In Fig. 1 ist die Schlupfgeschwindigkeit AV als Ausgangszustand wieder annimmt, wenn die Funktion der auf den Radumfang bezogenen Zug-Drehzahländerung des Triebrades den zweiten 50 kraft Z bzw. der Adhäsionskraft wiedergegeben, wo-Grenzwert (— a_rmed) überschreitet, und wobei der bei der Adhäsionskoeffizient μ bzw. μ_ο als Parameter zweite Grenzwertmelder (9) beim Überschreiten auftritt. A V stellt die Differenz zwischen der tatsächdes ersten Grenzwertes der Verzögerung (— a_min) liehen Umfangsgeschwindigkeit des Rades und der anspricht und auch bei diesem Wert wieder abfällt, Fahrzeuggeschwindigkeit dar.

während der dritte Grenzwertmelder auf den drit- 55 Es sei nun angenommen, daß die dem Motordrehten Grenzwert der Verzögerung (— a_rmax) an- moment entsprechende Zugkraft in einem bestimmspricht; es sind Mittel zur logischen Verknüpfung ten Zeitpunkt gleich Z_ma ist und der Adhäsionskoeffider Ausgangssignale der Grenzwertmelder (8, 9) zient den Wert μ₀ aufweist. Dann besteht Gleichgevorgesehen, denen Impulsformerstufen (I, II, III, wicht zwischen Z_ma und der Adhäsionskraft Ζ_μο IV) zur Erzielung eines gewünschten Zeitverhai- 60 (Zeitraum O bis Z₁ in den Fig. 1 bis 3). Sinkt nun plötztens der genannten Stromkomponenten {AI_sl, Hch (Zeitpunkt f,) der Adhäsionskoeffizient vom A/j.J nachgeschaltet sind. Wert μ_ο auf μ, so bleibt im ersten Moment AV₁

(Fig. 1) konstant und Z_ma übersteigt den Wert vor

Z_/1(Fig. 1 und 2). Der Radsatz wird also beschleunigt

65 Die Beschleunigung a_r (Fig. 3) sowie die Schlupfge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleuder- schwindigkeit A K(Fig. 1) vergrößern sich (Zeitraur

schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des An- fi bis t₂). Mit wachsendem AV nimmt die Kraft 2

spruchs 1. Eine Schleuderschutzeinrichtung dieser in Richtung auf ihren Maximalwert hin zu und fäl