DE1755260B2

DE1755260B2 - Vorrichtung zum Ansteuern von Ventilen in Bremsleitungen eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE1755260B2
Application number: DE1755260A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl.-Ing. 7320 Goeppingen Florus; Horst 7064 Geradstetten Grossner; Hans Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Steinbrenner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1968-04-19
Filing date: 1968-04-19
Publication date: 1974-05-30
Also published as: GB1258161A; DE1755260C3; DE1755260A1; US3583773A

Description

zeigt wird.

50 Als Gleichstromgeneratoren bieten sich zunächst Gleichstrommaschinen an, die die Form einer Uni-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum An- polarmaschine oder eines Kollektorgenerators haben steuern von Ventilen, die in Bremsleitungen eines können. Beide arbeiten mit Schleifkontakten, welche Kraftfahrzeuges liegen, deren Rädern Generatoren nicht sehr zuverlässig und außerdem einem Verzugeordnet sind, die den Raddrehzahlen proportio- 55 schleiß unterworfen sind. Ferner ist ihr Innenwidernale Signale abgeben, welche über Dioden auf eine stand und der magnetische Fluß in der Maschine Maximalspannungsleitung führen. temperaturabhängig, so daß bei ungleicher Erwär-Vorrichtungen dieser Art dienen dazu, das Blök- mung dieser Generatoren bei derselben Drehzahl kieren von Bremsen zu verhüten. Blockiert ein Rad, Unterschiede in der Ausgangsspannung vorhanden so sind meistens mehrere Regelspiele notwendig, bis 60 sind.

der gewünschte Zustand wiederhergestellt ist. Jedes Durch geeignete Maßnahmen lassen sich die Regelspiel bedeutet einen Verbrauch von Brems- Nachteile der Gleichstrommaschinen verhindern, so flüssigkeit auf der Druckseite. Da das verbrauchte daß sie bedingt für einen Einsatz bei der Blockier-Bremsmittel erst nach der Bremsung wieder zur Verhütungsschaltung in Frage kommen.
Verfügung steht, ist es notwendig, mit möglichst 65 Verwendet man Wechselstromgeneratoren mit Perwenig Regelspielen auszukommen und auf jeden Fall manentmagneten, so können Schleifringe entfallen. zu "erhindern, daß das System in Schwingungen um Das Signal einer solchen vielpoligen Wechselstromeinen eingestellten Schlupf kommt. Diese Forderun- maschine wird gleichgerichtet und gesiebt, so daß

3 ' 4

eine der Drehzahl proportionale Spannung zur Ver- zur Verfügung steht. Die Grenzfrequenz des Tieffügung steht. passes ist durch die obenerwähnte Totzeit bestimmt. Nachteilig ist wiederum hier der Temperaturgang Aus der Flankensteilheit des Tiefpasses und der nieder Maschine und die recht hohe Genauigkeitsforde- dersten Drehzahl, bei welcher die Blockierverhujong der Fertigung, um für viele Generatoren die- 5 tungsvorrichtung noch funktionieren soll, ist die Anselben Kennlinien zu erhalten. zahl der Impulse pro Radumdrehung für den frre-Am besten geeignet sind Frequenzgeneratoren, die quenzgeber festgelegt. Der Einfachheit halber wird jm Prinzip Wechselstromgeneratorcn mit recht hoher diese gesamte Schaltung im folgenden als Generator Polzahl sind. Allerdings wird nicht die Größe der bezeichnet. Die Ausgacigsspannungen der Generato-Ausgangsspannung, sondern die Frequenz derselben io ren führen über je eine Diode D₂ an eine gemeinausgenutzt. Diese Frequenz ist der Drehzahl streng same Maximalspannungsleitung. Die Dioden L>» proportional. sind so gepolt, daß an dieser Maximalspannungslei-Es ist vorgesehen, daß die Veränderung des Teil- tung die Spannung des am schnellsten drehenden Verhältnisses des Spannungsteilers durch einen Tran- Generators, also auch die des am schnellsten dresistorschalter erfolgt, der vom Ausgang des Diffe- 15 henden Rades herrscht.

renzverstärkers angesteuert wird, und daß der ange- Die Spannung an der Maximalspannungsleitung

steuerte Transistor einen Teilwiderstand des Span- stellt die Vergleichsspannung dar. Sie wird an vier nungsteilers überbrückt. Vergleicherschaltungen weitergegeben. Fur jedes Kad

Wl-iter ist vorgesehen, daß zum Verhindern des ist eine Vergleicherschaltung vorhanden, gleichzeitigen Blockierens aller Räder das Fahrzeug 20 An dieselbe Vergleicherschaltung geht die Spaneine Einrichtung aufweist, welche aus einem jedem nung des Generators über Dioden D₁ direkt. Dabei Rad zugeordneten Differenzierglied mit nachfolgen- einem bestimmten Wert des Schlupfes S₁ (z. B. 13 fo) der Triggerschaltung sowie einem UND-Glied, des- die Vergleicherschaltung anprechen soll, muli die sen Eingänge mit den Ausgängen der Triggerschal- Vergleichsspannung im Verhältnis des Schlupfwertungen verbunden sind, und einem nachfolgenden 25 tesjj geteilt werden. Dies geschieht durch einen Schaltverstärker zur Ansteuerung der Ventile besteht. Spannungsteiler, welcher zunächst aus den Wider-In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, ständen K₁ und R₂ besteht, da der Transistor l ^, daß an Stelle der Maximalspannungsleitung in an wie noch später beschrieben wird, vorerst. .eitend ist. sich bekannter Weise ein ungebremst mitlaufendes Die Bedingung für das Widerstandsverhaltnis lautet: 5. Rad vorhanden ist, welches ein der wahren Fahr- 30

Zeuggeschwindigkeit proportionales Signal abgibt. „ Jh — 1 ⁵L- .

Die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit und R₁ + R₁, 100

der Raddrehzahlen ist jedoch nicht auf die Anwen- .

dung der beschriebenen Vorrichtungen begrenzt, An jeder Vergleicherschaltung steht also einmal

sondern kann auf jede geeignete Weise vorgenommen 35 eine Spannung, die proportional der betrettenaen werden. So ist z. B. möglich, die Fahrzeuggeschwin- Raddrehzahl ist und zum anderen die im \ ernaitdigkeit mit Hilfe des Doppler-Effekts oder mittels _njsl. I₁ _ M _gete;i_te Spannung des am schnellsten Radar-, Ultraschall- oder Laser-Strahlen zu messen ' * 100/

bzw. an Stelle der beschriebenen Generatoren solche drehendes Rades.

von einfacherer Bauart, beispielsweise mit einer 4° Die Vergleicherschaltung umfaßt einen Diiierenzeinen Zahnkranz aufweisenden Bremsscheibe, zu verstärker DV mit möglichst großer Verstärkung. Anverwenden gewendet wird zweckmäßigerweise em sogenannter Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist Rechen- oder Operationsverstärker. Ein derartiger in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt Verstärker spricht auf die Differenz zweier Spannun-Fie 1 ein Schaltbild einer Schaltung, welche eine 45 gen an. Ist die Spannung am Eingange grower φο-Hvsterese besitzt sitiver) als am Eingang e₂, so ist die Spannung am Fig. 2 einen 'Längsschnitt und die Hälfte eines Ausgang α des hier verwendeten P¹^^™!⁸!™¹! Querschnitts durch einen Generator, DV negativ. Infolge der sehr hohen _Verstärkung Fig 3 das Schaltbild einer Schaltung zur An- reicht die Spannungsdifferenz von einigen mV aus, zeige des Blockierens aller vier Räder und 5° um den Verstärker bis zur Begrenzung voll durch-F i e. 4 das Schaltbild einer Schaltung zur Über- zusteuern. !,„^„,t-t w-chuns der Betriebssicherheit Auf die Schaltung in F1 g. 1 angewende bedeutet ^WÄySiSSSÄ wird der Schlupf durch dies, daß, wenn alle Räder gleich schnell drehen Vergleich der Geschwindigkeit eines Rades mit der also alle Generatoren G₁ b-s G₄ dieselbe Spannung Ge chwindigkeit der übrigen Räder gewonnen. Da- ₅₅ abgeben, an allen ^Dlfferen^^ert^r^Lte^PTst bei ist zunächst vorausgesetzt, daß mindestens ein nung am Eingang e, großer als am Eingänge ist Rad keine Blockierneigung zeigt. und damit alle Ausgange α negatrv gepolt andDer In Fig. 1 ist das Prinzip eines Blockierverhüters Transistor T₂ stellt einen Ρ^ηΡ"^Τ?Ρ^· ^^{ηε Ba}? dargestellt. Die vier Räder des Fahrzeuges treib™ wird vom Ausgang« ange steuert In «kmebeii beif. pinen Generator G bis G an 6° sehr ebenen Zustand ist also dieser leitend und ^]e STÄSSmSg ⁴^er Generatoren wird schließt somit den Widerstand R toz Daher beeinem sogenannten Frequenz-Spannungs-Umsetzer steht der Spannungsteiler zunächst nur aus den Wi zugeführt, in dieser Einrichtung werden proportional derstanden R₁ und_K₂.

zu? Frequenz des Generators Impulse gleichen Ener- Die Basen der Tran^toren T wel^e i^pen

gieinhaUs erzeugt. Die Pulsfolgefrequenz ist also wie- 6₅ darstellen, sind ebenfalls ™t denen £Ρ«*^βη derum proportional der Drehzahl. In einem Tiefpaß Ausgängen^ ^^^'^^cJ^^!^L^&m wird der Mittelwert der Pulsfolge gebildet, so daß gesperrt und somit wird keines der Magnetventile M₁ eine der Drehzahl proportionale Ausgangsspannung bis M₁ betätigt.

Nun soll beim Bremsen das Rad 1 und damit G₁ durch Vorschalten eines entsprechenden Widerstanlangsamer drehen als die übrigen. Wird der Schlupf S₁ des oder besser durch Einschalten der Spule 12 in überschritten, so ist am Differenzverstärker DF₁ die den Kollektorkreis eines Transistors erreicht (F i g. 4). Spannung am Eingang e_x kleiner als am Eingang e₂ Ändert sich nun der Luftspalt im Generator, so

und damit wird der Ausgang α positiv. Der Transi- 5 ändert sich seine Induktivität und damit die an der stör T₁ wird leitend und das Magnetventil M₁ wird Spule 12 stehende Spannung, betätigt. Diese Wechselspannung wird dem Frequenz-Span-

Das Magnetventil sitzt in der Bremsleitung und nungs-Umsetzer zugeführt. Die an der Spule 12 stesetzt bei Ansteuerung die Bremse des betreffenden hende Gleichspannung wird durch einen Kondensa-Rades außer Betrieb. Gleichzeitig wird der Transi- io tor C₁ abgetrennt.

stör T₂ gesperrt und somit der Widerstand R₃ in Mit Hilfe des durch die Spule 12 dauernd fließenden Spannungsteiler eingeschaltet. Somit gilt jetzt den Gleichstroms läßt sich der Generator überdie Beziehung wachen.

Eine entsprechende Schaltung ist in F i g. 4 darge-

fVril3 } —?*_ i₅ stellt. Eine Unterbrechung in der Zuleitung oder in

R₁+ R₂ + Ä_s 100 ' der Spule 12 bewirkt, daß kein Strom / mehr fließt

und die Spannung am Transistor T₁ nahezu auf den

S₂ stellt dabei einen kleineren Schlupfwert (z. B. Wert + U_B steigt. Damit wird der Transistor T₂ ge-5 %) als S₁ dar. sperrt, welcher vorher leitend war. Das Signal am

Dadurcl·, Ja!⁵ am Rad 1 keine Bremswirkung mehr ao Kollektor von T₂ kann jetzt dazu ausgenutzt werden, besteht, wird es wieder beschleunigt, d. h., der um entweder die gesamte Blockierverhütungsschal-Schlupf gegenüber den anderen Rädern wird wieder tung oder nur das zu diesem Rad gehörende Magnetgeringer, ventil außer Betrieb zu setzen.

Der Zustand an der Vergleicherschaltung und am Die bisher beschriebene Vorrichtung spricht nicht

Magnetventil bleibt aber so lange erhalten, bis der as an, wenn alle vier Räder gleichmäßig zum Schlupfen Schlupfwert s₂ erreicht ist bzw. unterschritten wird. kommen. Für diesen Fall ist vorgesehen, daß eine Dann kippt die Vergleicherschaltung wieder in die zusätzliche Einrichtung die Bremswirkung an allen Ausgangslage um, Magnetventil M₁ ist nicht mehr be- Rädern abschaltet.

tätigt, und die Schaltung kann erst wieder beim Verliert ein gebremstes Rad die Haftreibung, so

Schlupfwprt S₁ ansprechen. 3° kommt sehr schnell ein größerer Schlupf zustande,

Das Einfühlen dieser Hysterese im Ansprechen d. h., aus einer Schlupf änderung kann auf den Blokzwibüicn S₁ und S₂ verhindert, daß das ganze System kierbeginn eines Rades geschlossen werden. Die ins Schwingen um den Schlupfwert S₁ gerät. Eine Schlupfänderung kann aus dem Drehzahlverlauf eines solche Hysterese läßt sich auch dadurch erreichen, Rades durch Differentiation ermittelt werden, daß in die Leitung vom Generator zur Vergleicher- 35 In der Schaltung nach F i g. 3 wird die Ausgangsschaltung ein zweiter Spannungsteiler geschaltet wird, spannung jedes Generators an einem CR-Glied diffewelcher über einen Transistor (in diesem Fall vom renziert und anschließend einer Triggerschaltung Tr npn-Typ) ein- und ausgeschaltet wird. Dann bleibt zugeführt. Erreicht nun die Spannung am Trigger Tr der Spannungsteiler vom gemeinsamen Punkt zum einen bestimmten Wert, der nur auftritt, wenn ein Vergleicher immer in seinem Verhältnis erhalten. 40 Rad zu blockieren beginnt, so spricht die Triggerin der F i g. 2 ist ein Frequenzgenerator darge- schaltung an und gibt ein Signal ab. Die Ausgänge stellt. Er hat einen Stator 11 aus magnetischem Mate- aller Trigger führen zu einem UND-Glied 18. Dieses rial (welcher gegebenenfalls lamelliert sein kann), gibt ein Signal weiter, wenn alle Trigger Tr angewelcher eine Spule 12 trägt. Ein Rotor 13, ebenfalls sprachen haben. Der Ausgang des UND-Gliedes 18 aus magnetischem Material, schließt den magneli- 45 ist mit einem elektronischen Schalter 19 verbunden, sehen Kreis. Der Stator 11 und der Rotor 13 tragen der beispielsweise alle Basen der Transistoren T₁ der eine Verzahnung 14, so daß beim Rotieren eine Luft- Blockierverhütungsschaltung über nicht dargestellte spaltveränderung eintritt, je nachdem, ob sich Zahn Dioden einschaltet, und Zahn oder Zahn und Lücke gegenüberstehen. Kommen also alle vier Räder zum Schlupfen, so

Diese Luftspaltänderung liefert später eine InduTc- 50 sprechen alle vier Trigger Tr an, und der elektronische tionsänderung des Generators. Das Produkt aus der Schalter 19 betätigt über die Transistoren T₁ alle vier Anzahl der Zähne und der Drehzahl ergibt die Aus- Magnetventile. Damit werden die Räder von den gangsfrequenz des Generators. Lager 15 halten den Bremsen freigegeben und können wieder in die Haft-Rotor 13 in einem Gehäuse 16. Eine Antriebswelle reibung kommen. 17 ist mit einem Fahrzeugrad verbunden. 55 Die Triggerschaltung Tr₁ besitzt selbstverständlich

Die Spule 12 des Generators wird von einem em- eine Hysterese, damit es überhaupt zu einer Wiedergeprägten Strom durchflossen. Dies wird entweder beschleunigung der Räder kommen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

gen sind bis jetzt nicht beachtet worden (Zeitschrift Patentansprüche: »Motor«, 9. Dezember 1967, S. 46 bis 48). Aus der USA.-Patentschrift 3 245 727 ist eine Vor-

1. Vonichtung zum Ansteuern von Ventilen, richtung bekannt, welche zum Regem der Bremsdie in Bremsleitungen eines Kraftfahrzeuges lie- 5 kraft an Flugzeugrädern die Geschwindigkeit dieser gen, deren Rädern Generatoren zugeordnet sind, Räder über eine Maximalspannungsleitung mit einer die den Raddrehzahlen proportionale Signale ab- vorgegebenen Geschwindigkeit vergleicht

geben, welche über Dioden auf eine Maximal- In der deutschen Patentschrift 1136 215 ist eine Spannungsleitung führen, dadurch gekenn- Vorrichtung zum Verhindern des Durchdrehens der zeichnet, daß jedem Generator (G₁ bis G₄) io Räder von Schienenfahrzeugen beschrieben, wobei ein Differenzverstärker (DV₁ bis DV^, zugeord- zwei Schlupfschwellen gebildet werden und bei Übernet ist, auf dessen einen Eingang (ej über eine schreiten der ersten Schwelle eine schwächere, bei Diode (D₁) das Signal des Generators (G₁ bis G₄) Überschreiten der zweiten Schwelle eine stärkere führt und dessen anderer Eingang (e₂) mit dem Wirkung auf eine Regelspannung ausgeübt wird, Abgriff eines Spannungsteilers (A₁, JR₂, .R₃) ver- 15 welche die Anuiebsmotoren einer Elektrolokomobunden ist, welcher ein vom Ausgangssignal (α) tive so steuert, daß jeder Schlupf wieder beseitigt des Differenzverstärkers veränderbares Teilver- wird.

hältnis aufweist und welcher auf der einen Seite Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung

an der Maximalspannungsleitung und auf der anzugeben, durch welche die genannten Nachteile

anderen Seite an dem Bezugspotential (0 Volt) ao beseitigt werden und die in der Lage ist, die Bremse

liegt. bei Erreichen eines bestimmten Schlupfes J₁ des

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- überwachten Rades gegenüber der Drehzahl des am kennzeichnet, daß die Veränderung des Teilver- schnellsten drehenden Rades zu lösen und bei Unhältnisses des Spannungsteilers (R₁, R₂, R₃) terschreiten eines zweiten niedrigeren Schhipfwerdurch einen Transistorschalter (T₂) erfolgt, der 25 tes s₂ wieder zu betätigen.

vom Ausgang des Differenzverstärkers (DV₁ bis Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

DV₄) angesteuert wird, und daß der angesteuerte löst, daß jedem Generator ein Differenzverstärker

Transistor (T₂) einen Teilwiderstand (R₃) des zugeordnet ist, auf dessen einen Eingang über eine

Spannungsteilers überbrückt. Diode das Signal des Generators führt und dessen

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 anderer Eingang mit dem Abgriff eines Spannungskennzeichnet, daß zum Verhindern des gleich- teilers verbunden ist, welcher ein vom Ausgangszeitigen Blockierens aller Räder das Fahrzeug signal des Differenzverstärkers veränderbares Teileine Einrichtung aufweist, welche aus einem je- verhältnis aufweist und welcher auf der einen Seite dem Rad zugeordneten Differenzierglied (R, C) an der Maximalspannungsleitung und auf der andemit nachfolgender Triggerschaltung (Tr) sowie 35 ren Seite an dem Bezugspotential liegt.

einem UND-Glied (18), dessen Eingänge mit den An die Generatoren sind einige Anforderungen Ausgängen der Triggerschalrungen verbunden zu stellen. Sie müssen alle exakt die gleichen Drehsind, und einem nachfolgenden Schaltverstärker zahlkennlinien vorweisen. Sie müssen möglichst träg-(19) zur Ansteuerung der Ventile besteht. heitslos arbeiten, d. h., ihre Totzeit bei Drehzahl-

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der 40 änderung soll sehr klein sein (etwa 1 ms). Damit vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- sie unter Umständen in der Nähe von den Bremsen net, daß an Stelle der Maximalspannungsleitung untergebracht werden können, sollen sie außerdem in an sich bekannter Weise ein ungebremst mit- sowohl höheren Temperaturen widerstehen als auch laufendes fünftes Rad vorhanden ist, welches ein keinen Temperaturgang besitzen. Ferner ist erder wahren Fahrzeuggeschwindigkeit proportio- 45 wünscht, daß sie in ihrer Funktion überwacht wernales Signal abgibt. den können, d. h., daß beim Ausfall eines Generators

die ganze Blockierverhütungsschaltung abgeschaltet werden kann und dies durch ein Alarmsignal ange-