DE1773450A1

DE1773450A1 - Weg- und Geschwindigkeitsanzeigesystem fuer ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE1773450A1
Application number: DE19681773450
Authority: DE
Inventors: Lemasters Paul David
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1967-05-16
Filing date: 1968-05-16
Publication date: 1972-04-13
Also published as: US3477022A; GB1164770A

Description

DR. MÜLLER-BORE DiPL.-ΙΝβ. GRALFS +nnaitift

. DR. MANITZ DlPL-CHEM. DR. DEUFEL 17 7 3 4 5

' PATENTANWÄLTE -

München, den 16. Mai 1958

Bol/Hu -G

. GENERAL MO-TOES COEPORATIOM, - Detroit, Mich., USA

Weg- und Geschwindigkeitsanzeigesystem für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Weg- und Geschwindigkeitsanzeige sy stem für ein Fahrzeug.

Die meisten heutzutage bei Motorfahrzeugen verwendeten Tachometer benutzen mechanische Antriebe von der Antriebswelle zu einem kombinierten Taehometer-Wegmesser an dem Armaturenbrett, um dem Fahrer die Geschwindigkeit, mit der er fährt, und die zurückgelegte Wegstrecke anzuzeigen. Vena die Teile sich abnutzen, läßt die Genauigkeit nach. Außerdem unterliegt eine in einem Gehäuse mechanisch drehbare Welle einer beträchtlichen Beanspruchung und bedingt eine erhebliche Wartung aufgrund von Bruch, Geräusch, Reibung und andere Schwierigkeiten. Außerdem kann diese mechanische Antriebswelle nicht zu

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lang ausgebildet sein, da sonst die Schwiepigkeiten noch größer werden. .

Falls die mechäniseiie Antriebswelle fortgelassen und statt dessen ein elektrisch leitender Anschluß verwendet werden könnte, würden viele Schwierigkeiten überwunden werden. Der Tachometer kann so weit wie erwünscht von der Stelle, angeordnet werden., wo die Impulse an der s?/el-Ie erzeugt werden, und das Problem der mechanischen. Abnutzung würde nicht mehr bestehen.

Aus der amerikanischen Patentschrift 2 .983 867 (Sperry) sind elektrische Systeme zum-Hessen der..Geschwindigkeit und der Wegstrecke von sich bewegenden.Gegenständen, wie zum Beispiel Flugzeugen und Schiffen bekannt. Das erfindungsgemäße System unterscheidet sich jedoch von diesem und ist für Landfahrzeuge, wie z.B. Automobile^ eingerichtet.

Die Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird in folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschema, in dem die wesentlichsten Teile des Systems dargestellt sind,

elektronischen

Fig. 2 ein Schaltbild eines ' vollstänaigen/Geschwindig-

. keitsmessers und Wegmessers gemäß der Erfindung und

Fig. 3 ein Schaltbild, in dem eine abgewandelte Form eines Impulsgenerators dargestellt ist.

In einem beweglichen Körper wie z.B. einem Motorfahrzeug, wird ein sich drehendes Teil, wie z.B. die Antriebswelle , gewählt zum Erzeugen und Zuführen von Impulsen, deren Drehung oder Drehzahl proportional der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und deren Gesamtdrehung oder (iesamtdrehzahl proportional der zurückgelegten Wegstrecke ist. An der Antriebswelle ist ein Impulsgenerator und ein Meßgerät oder Aufspürgerät (sensor) angebracht, wie es in Fig. 1 bei 2 gezeigt ist. Der Sensor oder Impulsgenerator ?-, welcher Impulse proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt, ist an einen Verstärker ^f+ angeschlossen, in dem das erzeugte Signal verstärkt und einem Impulsformerglied 6 zugeleitet wird. Der -Zweck des Iianulsformersystems besteht darin, eine Beine von

mi t
lKinu.!.ijr-n rleicher Länge und Zwischenabständen zu erzeugen,

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die abgelesen und summiert werden können. Das Impulsformerglied hat zwei Ausgänge, von denen der eine direkt an eine Tachometer- oder Geschwindigkeitsmeßanzeige- oder Ableseeinrichtung 8 angeschlossen ist. Diese Meßoder Ableseeinrichtung gibt eine Anzeige der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Über einen zweiten Ausgang ist das Glied 6 an eine Impulsspeichereinrichtung lO angeschlossen, deren Zweck darin besteht, ein Signal zu erzeugen, welches die Gesamtwegstrecke angibt, die das' Fahrzeug in einer bestimmten Zeitperiode zurückgelegt hat. Die Impulsspeichereinrichtung 10 ist daher direkt an einen Wegmesser 12 angeschlossen. Diese in Fig. 1 sOhematisch dargestellten Teile des Gesamtsystems bilden das elektronische Gesamtsystem der Erfindung.

Nach-Fig. 2, in der eine spezielle Ausführungsform der Schaltung dieser Glieder oder Elemente dargestellt ist, kann die Abtasteinrichtung oder der Sensor 2 in Form von magnetischen Vorsprüngen 1Λ ausgebildet sein, die an der Antriebswelle 15 des Fahrzeugs angebracht sind, welche so eingerichtet sind, daß sie sich nahe einer Abnehmereinriehtung, wie z.B. einer Halleffekteinrichtung 16 drehen. Es kann ein Magnet oder mehrere Magnete an demUmfaiig der Welle angeordnet sein, je nachdem wieviele Impulse während! einer Umdrehung der Welle erzeugt

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werden sollen. Da. sich diese Magnete nahe der Oberfläche der Halleinrichtung dreliej, erzeugt jeder einen Impuls in dem Strom, der durch diese hindurch fließt. Der Impuls wird über eine Diode 18 zu der Basis 20 eines Verstärkertransistors T-I geleitet.

Die Spannung zur Erregung des Systems wird an eine Anschlußklemme 22 gelegt und erzeugt in der Leitung 26 eine geregelte oder gesteuerte Leistung oder Energie. Die Leitung 26 ist an den Anschluß 22 über einen Widerstand 28 angeschlossen. Eine Zenerdiode 30 ist zwischen der Leitung 26 und Erde geschaltet, um schnelle Änderungen in der Spannung in der Leitung zu verhindern und diese zu steuern oder zu regulieren. Sin Vorwiderstand 32 ist zwischen die Anschlußklemme 22 und einen der Anschluss » der Halleinrichtung 16 geschaltet, deren gegenüberliegende Anschlußklemme an Erde über die Leitung gelegt

ist. Von den beiden verbleibenden Anschlüssen

I
der Halleinrichtung ist der eine über die Leitung 36 an den !Emitter 33 des Transistors T-I und der zweite, wie berjeits erwähnt, über die Diode 18 an die Basis 20 des Transistors angeschlossen.

Der Kollektor 40 des Transistors T-I wird mit Energie über den Vorwiderstand 42 versorgt. Der Kollektor 40

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ist gleichfalls über den Widerstand 44 an die Basis 46 eines zweiten Transistors T-2 in der Verstärkereinrichtung angeschlossen. Diese beiden Transistoren sind ala ■, Schmitt-Triggerschaltung angeschlossen, so daß wenn der eine Transistor leitet, der andere abgeschaltet ist. Der Transistor T-2 wird von der Leitung 26 über den Vorwiderstand 48 an seinen Kollektor mit Energie versorgt und fe sein Emitter ist direkt an Erde gelegt. Die beiden Transistoren T-I und T-2 bilden das Verstärkerglied 4, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die nächsten drei Transistoren T-3» T-4 und T-5 bilden das Impulsformerglied 6. Sie sind an das Verstärkerglied 4 über einen Kopplungskondensator 50 angeschlossen, der den Kollektor des Transistors T-2 an die Basis des Transistors T-3 schaltet. Ein Widerstand 52 liegt in Reihe mit dem Kondensator 50 an Erde und bildet einen Entladungsweg für diesen.

Der Kondensator 54 verbindet die Anschlußstelle des Kondensators 50 und den Widerstand 52 mit der Basis 56 des Transistors T-3. Die beiden Kollektoren der Transistoren T-3 und T-4 sind gemeinsam geschalte^ und über einen variablen Widerstand 58 an ein Milliamperemeter M angeschlossen, dessen gegenüberliegende Anschlußklemme an die geregelte Energieleitung 26 angeschlossen ist. Das Milliamperemeter M wirkt als Geschwindigkeitsmesser und

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seirie Skala kann, in Meilen pro Stunde geeicht sein. In gleichartiger Weise sind die beiden Emitter der Transistoren T-3 und T-^ gemeinsam geschaltet und über die Leitung όο an Erde angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren T-3 und Τ-Λ sind direkt über einen Kondensator 62 an die Basis 6k des Transistors T-5 angeschlossen. Diese Basis ist außerdem über die Sperrdiode 66 und den Ladewiderstand 68 an die Leitung 26 angeschlossen. Der Kollektor 70 des Transistors T-5 ist über einen Vorwiderstand 72 an die Leitung 26 und die Anode der Diode 7k und über einen Widerstand 76 an die Basis 78 des Transistors T-h· angeschlossen. Hierdurch wird das l'Iultivibrator-Impulsformersystem vervollständigt, dessen Betrieb noch im einzelnen erläutert wird. - .

Das Impulsspeicherglied besteht aus dem Kondensator 80 und der Sperrdiode 7^. Der Kondensator 80 lädt sich auf, indem eine Reihe von Impulsen angelegt wird von der Impulsformerschaltung; wenn er sich entlädt bewirkt er, daß ein elektromechanischer Zähler M-2 tätig wird, um eine gewisse 'Wegstrecke anzuzeigen oder aufzuzeichnen. Der Kondensator 80 ist an die Steuerelektrode oder den Emitter 82 eines Einschichttransistors (unijunction transistor) angeschlossen, dessen Basis und Basis,,

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Elektroden 84 und 86 an die Energieleitung 26 bzw. Erde

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über die Vorwiderstände 88 und 90 angeschlossen sind. Ein veränderlicher Widerstand 92 ist zwischen die Sperrdiode .74 und den Speicherkondensator 80 geschaltet. Der Ausgang des Einschichttransistors ist an eine letzte Verstärkerstufe T-7 gelegt, indem die BaSiS₁-Elektrode 86 über den Widerstand 9k an die Basis 96 des Transistors T-7 angeschlossen ist. Der Kollektor 98 des Transistors T-7 ist über die Relaisspule 100 an die nicht gesteuerte oder nicht geregelte Energieleitung 24 angeschlossen. Eine Diode 102 liegt im Nebenschluß zur Relaisspule 100, um Induktionsspitzen oder nadeiförmige Induktionsimpulse (inductance spike) zu löschen oder zu unterdrücken, die dem System zugeführt werden könnten , wenn der Zähler stromlos ist.

Beim Betrieb des Systems drehen sich, wenn sich die Welle dreht, die Magnete 14 an der Halleffekteinrichtung-16 vorbei und jeder erzeugt ein negatives Signal an der Basis des Transistors T-I. Wenn die Anschlußklemme 22 an eine geeignete Energiequelle angeschlossen ist und kein Impuls vorhanden ist, ist der Transistor T-I leitend und der Transistor T-2 nicht leitend. Wenn sich jedoch die Welle drehend wenn ein Magnet oder Vorsprung 14 an der Halleinrichtung vorbei passiert, wird das negative Signal erzeugt und an die Basis 20 gelegt,

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welches ausreicht, daß der Transistor T-I nicht leitend wird, Hierdurch ändert si oft die Spannung an seinem Kollektor^Q₁ erhöht dieselbe, welche direkt an die Basis 46 des Transistors T-2 gelegt ist, und der Transistor T-2 schaltet ein* da T«l und T-2, wie "bereits erwähnt, einen Schmitt-Trigger bilden· \iexm T~2 eingeschaltet ist, entlädt sich der aufgeladene Kondensator 50 über T-2 an Irde,

¥enn sich der Magnet oder "Vorsprung IM- weiter an der Halleinrichtung vorbeqU-bewegt wird der Ausgang der Halleinrichtung 16 positiv und T>1 schaltet wieder ein und T-2 schaltet ab. Der Kondensator 50 lädt sieh wieder auf und durch den sich, ergebende» positiven Impuls über den Widerstand 52 wird der Transistor T-3 eingeschaltet. 'tfewi der Transistor T-3 eingeschaltet wird beginnt der Strom duroh den Milliampere-Gesohwinctigkeitsmesser M zu fließen und der Kondensator 62 beginnt sieh über T-3 an; Erde zu entladen, wodurch' eine negative Spannung an die Basis von T-5 gelegt wird. Folglich schaltet Τ-5 ab und bleibt abgeschaltet, bis sich der Kondensator 62 entlädt* Die Zeit, in der der Transistor T-5 abgeschaltet bleibt, hängt von der Zeitkonstante ab, die bestimmt wird von der B^C-Schaltung, welche gebildet ist von dem Kondensator 62 und dem Widerstand 6S. Der Transistor T-4-

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wird eingeschaltet durch, die Spannung, die über den Widerstand. 76 angelegt wird, und es wird ein Stromimpuls durch den Milliampere-Geschwindigkeitsmesser M-I für dieselbe Zeitlänge erzeugt, wie T-5 abgeschaltet ist.v_r. Folglich bilden die Transistoren T-3, Τ-Λ und Ί^δ einen raonostabilen Multivibrator, der eine Impulsbreite konstanten Ausgangs über einem Eingangsfrequenzbereich (Q-*K)0 Hz) erzeugt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder Drehzahl der Antriebswelle 15. Die Ablesung an dem Hesser H-I zeigt folglich die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs an und wirkt als Geschwindigkeitsmesser.

Hinsichtlich der Wegmessereinrichtung wird der Kondensator BO über den veränderlichen Widerstand 92 und die Sperrdiode ?4 aufgeladen, wenn, der Transistor T-5 abgeschaltet ist. Die Diode ?k verhindert, daß der Kondensator SQ sieh entlädt, wenn T-5 eingeschaltet ist» Er speichert folglich die Impulse, welche von dem vorherigesB Te.il der beschriebenen Sehaltung zugeführt werde»· Der Einschichti-Transistor T-6 ist so vorgespannt, daß er getriggert wird, wenn die in dem Kondensator 80 gespeicherte Spannung einen gewissen Pegel erreicht. ,. Dieses zeigt an, daß eine gewisse Anzahl von Impulsen,._!; empfangen; wurde oder ist eine Anzeige für eine gewisse

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Anzahl von Umdrehungen der Welle oder einer gewissen viegstrecke, die zurückgelegt wurde. Der Transistor T-7 wird eingeschaltet durch einen Impuls, der empfangen wird, wenn T-6 triggert und den Kondensator 80 über den Widerstand 90 entlädt. Der Transistor T-7 erregt die elektromechanische Viegmesser-Zählerspule lOO und es wird somit eine Zahl eingestellt oder angezeigt, die proportional der.Wegstrecke ist, wodurch eine Aufzeichnung der von dem Fahrzeug zurückgelegten Gesamtwegstrecke oder der Umdrehungen der Welle geschaffen ist, beginnend-bei einer gewissen spezifischen Zeitperiode.

Falle es erwünscht ist, die Aufnahme- oder Abnahmeeinrichtung oder Nehmereinrichtung, zu vereinfachen kann anstelle einer Halleffekteinrichtung ein einfacher Zungenschalter verwendet werden, wie er in Fig.3 dargestellt ist. Ein derartiger Schalter 104 wird in derselben Weise wie die Halleffekteinrichtung 16 durch die Umdrehungen der Antriebswelle betätigt. In diesem Fall kann nicht nur die Halleffekteinrichtung fortgelassen vierden, sondern auch die beiden Stufen der Verstärker einrichtung, die durch T-I und T-2 dargestellt sind, können fortgelassen werden. Als Beispiel für eine derartige Vereinfachung ist der .Zungenschalter 10A-, wie dargestellt, angeschlossen zwischen Erde und der linken

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Seite des Kondensator 50 und dieser Teil der Schaltung, welcher die·Transistoren T-I und T-2 und die Halleinrichtung aufweist, wird fortgelassen. Die anderen Teile des Systems an der rechten Seiten bleiben dieselben,und ist nur eine ausreichende Anzahl dargestellt, um die Anschlüsse in Fig. 2 zu zeigen.

Bei Anwendung dieses elektronischen Konstruktionstyps kann der mechanische .Anschluß oder die mechanische Verbindung, die normalerweise zwischen einer Antriebswelle und einem Geschwindigkeitsmesser-Wegmesser erforderlich ist, fortgelassen werden, und der einzige Anschluß oder die einzige Verbindung, die erforderlich ist, um Geschwindigkeitmesser- und Wegmesseranzeigen oder Ablesungen zu erhalten, wird ein elektrisches Kabel sein.

-Pa tent ansp rüclie -13-

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Claims

Patentansprüche

1. Wegstrecken- und Geschwindigkeitsanzeigesystem für ein Fahrzeug, bei dem die Vf egs trecken- und Geschwindigkeitsanzeiger durch eine Welle gesteuert werden, welche mit einer Drehzahl entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs angetrieben wird, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t , daß eine elektrische Impulserzeugungseinrichtung (2) so angeordnet. ist, daß sie elektrische Impulse mit einer frequenz in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder Drehzahl der Welle (15) an eine elektrische Schaltung liefert, die einen Impulsformer (6) aufweist, der so angeordnet ist, daß er einen pulsierenden Gleichstromausgang an einen Messer (8) liefert, um die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzuzeigen, daß eine Speicherschaltung (10) an den Impulsformer (6) angeschlossen ist, um eine gegebene Anzahl von Impulsen entsprechend der Einheitswegstrecke des Fahrzeugs zu speichern, daß eine Triggerschaltung an die Speicherschaltung (10) angeschlossen und so angeordnet ist, daß sie nur leitet, wenn die gegebene Anzahl von • Impulsen in der Speicherschaltung (10) gespeichert ist, und daß eine Wegstreckenanzeigeeinrichtung (12)

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an die Triggerschaltung angeschlossen ist, so daß sie betätigt wird, um eine vergrößerte oder erhöhte Wegstreckeneinheit anzuzeigen, wenn die Triggerschaltung leitend ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß der Impulsformer (6) einen Multivibrator (T3,,T4, T5) aufweist, um einen Ausgang von Impulsen gleicher Größe zu erzeugen, und daß ein Kondensator (50) zwischen den Multivibrator und die Impuls erzeugende Einrichtung (16, 104) geschaltet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherschaltung (10) einen Kondensator (ÖO) und eine Sperranordnung aufweist, beispielsweise eine Diode (7^0, die zwischen den Kondensator (BO) und den Impulsformer (6) geschaltet ist, um einen Stromfluß nur in einer Richtung zu gestatten.

^J-. System-nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Triggerschaltung einen Einschichttransistor (unijunction transistor) (T6) mit einer Steuerelektrode (82) aufweist, die an den Kondensator"

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(80)der Speicherschaltung (10) so angeschlossen ist, daf3 der Transistor nur dann leitend gemacht wird, wenn die Ladung an den Kondensator (80) einen Viert entsprecliend der Einheitswegstrecke des Fahrzeugs erreicht hat.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der i.egstreckenanzeiger ein elektromechanischer Zähler (i>>2) ist.

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