DE1910987A1

DE1910987A1 - Vorrichtung zur Anzeige von AEnderungen der Winkelgeschwindigkeit und Fahrzeugbremssystem mit einem derartigen Anzeigegeraet

Info

Publication number: DE1910987A1
Application number: DE19691910987
Authority: DE
Inventors: Coyle John Cadden
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1969-09-18
Also published as: US3608979A; GB1212764A; FR2003291A1; DE1910987B2

Description

DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, ^ «März 19-69 : II878 - K/vM

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England.

Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit und Pahrzeugbremssystem mit einem derartigen Anzeigegerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit und auf ein Pahrzeugbremssystem, welches eine derartige Vorrichtung benutzt.

Es ist allgemein bekannt, daß die Fahrzeugsteuerung verbessert und eine verbesserte Adhäsion während des BremsVorganges erhalten werden kann, wenn Mittel vorgesehen werden, um die Bremsen freizugeben, wenn ein Fahrzeugrad blockiert oder noch besser, wenn der Schlupf des Rades relativ zur Fahrbahn einen Wert überschreitet, bei welchem die mAXiraale Adhäsion zwischen Reifen und Fahrbahn wahrscheinlich vorhanden ist. Die bisher vorgeschlagenen Systeme, die auf dieser Grundidee aufbauen, sind jedoch nicht in der Lag« gewesen, mit den sehr unterschiedlichen Straßenoberflächen und Wettfrbedingungen befriedigend fertig zu werden, die in der Praxis auftreten.

Di© Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Anzeige von änderungen der Winkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Körpers, der einer Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen sein kann, mit einem aeechwindigkeitsfühler, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Frequenz proportional der Winkelgeschwindigkeit des Körpers ist, und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß

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BAD ORIGINAL

ein Konverter das Signal in ein Gleichstromsignal umformt, dessen Größe sich bei Schwankungen der Frequenz ändert, daß ein Differentiator das Gleiehstromsignal differenziert., daß ein Komparator das differenzierte Signal mit einem Bezugssignal vergleicht, das von einer äußeren Quelle herrührt .,und daß der Komparator ein Ausgangssignal immer dann erzeugt, wenn die beiden verglichenen Signale sich wenigstens um einen vorbestimmten Wert unterscheiden, wobei das Ausgangssignal Mittel betätigt, die die Beschleunigung oder Verzögerung des Körpers vermindern.

Vorzugsweise besteht der Geschwindigkeitsfühler aus einer gezahnten Scheibe, die wenigstens teilweise aus ferromagnetisehem Werkstoff hergestellt und an dem sich.drehenden Körper befestigt ist, und aus einem mit der Scheibe zusammenwirkenden Reluktanz-Übertrager. Zwischen dem Konverter und dem Differentiator können ein Filter und ein Pufferkreis eingeschaltet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Differentiator eine Schaltungsanordnung auf, die im Betrieb Signale relativ niedriger Frequenz differenziert und Signale relativ hoher Frequenz integriert. Diese Schaltung kann einen Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad aufweisen, der einen Eingangswiderstand und einen hiermit in Reihe geschalteten Eingangskondensator aufweist und einen parallelgesehalteten Rückkopplungswiderstand und Rückkopplungskondensator aufweist.

Vorzugsweise kann der Ausgang der Schaltungsanordnung einem Miller-Integrator zugeführt werden, dessen Ausgang wiederum dem Komparator zugeführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Konverter eine Diodenpumpsehaltung auf. , ;.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Fahrzeug- . bremssystem vorgesehen, das eine Vorrichtung zur Anzeige·Juon . Änderungen der Winkelgeschwindigkeit gemäß obiger IKannzeiehnung.i aufweist, wobei die Vorrichtung wenigstens einigen der zu brem-

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senden Straßenräder des Fahrzeuges zugeordnet ist und das Ausgangssignal benutzt wird, die Bremskraft, die auf das Rad ausgeübt wird, aufzuheben, wobei die vorbestimmte Größe der Differenz den Beginn der Radblockierung anzeigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug mit vier gebremsten Rädern und die Anordnung zur Auswertung des Ausgangssignales ist derart, daß die Bremsen beider Räder vorn und hinten immer dann freigegeben werden, wenn eines der Räder dieser Achse zu blockieren beginnt. Stattdessen kann die Anordnung zur Auswertung des AusgangsSignaIs auch derart sein, daß die Bremse oder die Bremsen des Rades unabhängig von den Bremsen der übrigen Räder gelöst werden, wenn das Rad gerade zu blockieren beginnt.

Vorzugsweise wird das Ausgangssignal benutzt, te >gnetventile zu erregen, die im hydraulischen Bremssystem des Fahrzeuges vorhanden sind, wobei wenigstens ein Magnetventil für jedes gebremste Rad vorgesehen ist.

Das hydraulische Bremssystem kann zwei unabhängig betätigte Schaltungen aufweisen und einen durch das Bremspedal betätigten Ha¹JU=Ptzylinderkreis.

Jedes gebremste Rad kann mit wenigstens zwei entgegengesetzten Caliperkolben versehen sein, die unabhängig voneinander betätigbar sind.

Das dem Hauptzylinder zugeordnete Magnetventil kann elektrisch so gesteuert werden, daß es einmal nur für jede Bremsanwendung betätigt wird und erregt bleibt, während das Bremspedal niedergedrückt ist.

Vorzugsweise ist eine logische Schaltung vorgesehen, welche das System im Falle eines Fehlers entregt und zweckmäßigerweise außerdem eine Warnanzeige liefert.

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Bas Bezugssignal kann von einer Fahr zeugeigenen Stromquelle herrühren, die unabhängig von dem Fühler ist.

Vorzugsweise ist die Stromquelle eine Batterie und es sind zweekmäßigerweise Mittel vorgesehen, um den Spannungsausgang der Batterie zu stabilisieren.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Bezugssignal ausdem Ausgangssignal eines Verzögerungsmessers abgeleitet werden, der am Fahrzeugkörper befestigt ist. Das Ausgangssignal des Verzögerungsmessers kann durch ein Filter geleitet werden, um Komponenten auszusieben, die von mechanischen Schwingungen des Faiirzeugkörpers herrühren und es kann eine Umwandlung in ein der Verzögerung des Fahrzeugkörpers analoges Spannungssignal vorgenommen werden, wobei das analoge Spannungssignal dann durch den Komparator geleitet wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug, z.B. ein Kraftfahrzeug, das mit einem Fahrzeugbremssystem obiger Bauart ausgestattet ist.

Maehstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: , Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Kraftfahrzeugrades, das mit einem Geschwindigkeitsfühler ausgestattet ist, der einen Teil der Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Rades bildet,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 gemäß Fig.l in größerem Maßstab, wobei der Abstand zwischen den beiden Teilen der Übersicht halber stark übertrieben dargestellt ist, Fig. 5 ein Blockschaltbild des Elektronikkreises für ein Fahrzeugbremssystem gemäß der Erfindung, bei welchem System die Bremsen beider Räder einer Achse des Fahrzeuges freigegeben werden, wenn eines der Räder dieser Achse blockiert, Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Hydraulikkreises für das Bremssystem gemäß Fig.3,

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Pig. 5 ein der Pig.3 entsprechendes Blockschaltbild in einer Abwandlung,um ein Bremssystem darzustellen, bei welchem die Bremsen für jedes Rad völlig unabhängig von den anderen Rädern des Fahrzeuges betätigt werden,

Pig. 6 eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises, dem die elektrische Schaltung nach Pig.5 zugeordnet ist,

Fig. 7 und 8 Schaltungen des Konverters bzw. des !Comparators, die Teile der Elektronikschaltung gemäß Fig.3 oder 6 bilden.

Pig. 9 eine Schallung einer Ausführungsform einer Differentiator- und PiIteranordnung zur Benutzung in Verbindung mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.10 ein schematisches logisches Schaltbild zur Benutzung mit einem Fahrzeugbremssystem gemäß der Erfindung.

In den Pig.l und 2 ist eine Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Körpers 10, z.B. eines gebremsten Pahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges, dargestellt, das sich um eine Achse A-A dreht. An dem Rad 10 ist eine Scheibe

11 angebracht, die mehrere, im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Schlitze 12 am Umfang aufweist. Die Scheibe kann aus ferrom,agnetischem Material hergestellt sein oder auch aus nichtmagnetischem Material, wobei Teile zwischen benachbarten Schlitzen

12 ferromagnetische Einsätze aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind 60 Schlitze 12 um den Umfang der Scheibe 11 herum angeordnet.

Die Scheibe 11 dreht sich im geringen Abstand, z.B. in der Größenordnung von 0,03 bis 0,05 Zoll von einem übertrager 13 entfernt, der stationär angeordnet ist und aus einem Stabmagneten 14 besteht, um den mehrere Windungen einer Spule 15 herum gewickelt sind. Der Magnet 14 und die Spule 15 sind von einem zylindrischen Stahlkörper 16 umgeben, der am Pahrzeugkörper festgelegt sein kann, wie bei 1? in Fig.1 dargestellt, wobei dieser Teil 17 des Fahrzeugkörpers die Aufhängung des Fahrzeuges sein kann. Der Raum zwischen

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dem Körper 16 und dem Magneten 14 und der Spule 15 ist mit einem Epoxydharz ausgefüllt, z.B. mit einem unter dem Warenzeichen "Araldite" vertriebenen Kunstharz. Das Ende des Übertragers 13, das von der Scheibe 10 entfernt liegt, ist mit einem Anschlußstück 18 ausgestattet, das mit der Spule 15 in Verbindung steht.

Immer dann, wenn ein Schlitz 12 an dem Übertrager 13 vorbeiläuft, wird der magnetische Widerstand des Wandlers 13 geändert und dies bewirkt die Induktion einer Spannung in der Spule 15· Die Preqnenz der induzierten Spannung ist proportional der Frequenz der Drehung der geschlitzten Scheibe 11 und so proportional zur Drehzahl. Der normale Winkelgjischwindigkeitsbereich des Rades 10 liegt zwischen Null und 25 Umdrehungen pro Sekunde und so ergibt sich bei 60 Schlitzen 11 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, daß der Geschwindigkei ts fühler, der von der Scheibe 11 und dem Wandler 13 gebildet wird, mit einer Frequenz bis zu 1500 - Hz arbeitet. Fig.3 zeigt die jQlektronisehe Schaltung des Geschwindigkeitsfühlers gemäß Fig. 1 und 2 in der Anwendung auf ein Fahrzeugbrems sys tem mit vier gebremsten Rädern, von denen jedes mit einer geschlitzten Scheibe 11 und einem übertrager 13 ausgestattet ist. Das Ausgangssignal von jedem Wandler 13 wird einem Konverter 20 zugeführt, der die Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Wandlers ist in Fig.7 dargestellt und weiter unten beschrieben. Der Konverter 20 erzeugt eine Gleichspannung analog der Winkelgeschwindigkeit der Räder 10« Das Signal des Konverters 20 tritt durch ein Filter und eine Pufferstufe 21 hindurch. Das Filter dient zur Aussiebung hochfrequenter Komponenten bei Sehlitzfrequenz der rotierenden Scheibe 11, die den Wechselstrom-Gleichstromwandler 20 durchlaufen haben und der Puffer dient zur Anpassung des Ausgangs des Konverters 20 an den Eingang eines Differentiators 22, dem das Signal anschließend zugeführt wird.

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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Differentiator- und Filterkreises wird nachstehend in Verbindung mit Fig.9 dargestellt.

Der Differentiator 22 differenziert das Gleichstromsignal, welches vom Wandler 20 herrührt und dessen Größe sich natürlich mit Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit des Rades 10 und damit der Scheibe ändert. Der Ausgang des Differentiators 22 liefert ein Signal, das der Winkelverzögerung der Scheibe 11 proportional ist und für ein lineares System kann dies in Volt/Besehleunigungseinheit geeicht werden. Vom Differentiator 22 wird das Signal einem Komparator 23 zugeführt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Komparators wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig.8 beschrieben.

Im Komparator 23 wird das Signal mit einem bekannten Bezugssignal konstanter Größe verglichen, um zu "entscheiden", ob eines oder einige der Räder 10 im Begriff sind, zu blc eren oder nicht.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 sind zwei Komparatoren 23 vorgesehen, von denen jeder mit dem Ausgang der zwei Schlitzscheiben 11 gespeist wird, die mit den Rädern der Vorderachse oder der Hinterachse umlaufen. Jeder Komparator empfängt seine Bezugsspannung von der in dem Blocksehaltbild mit 25 bezeichneten Stufe. Es sind zwei Möglichkeiten vorgesehen, um dieses Büzu^Tspannungssignal zu liefern und diese Möglichkeiten werden weiter unten beschrieben. Jeder Komparator 23 vergleicht das Signal, das er von den beiden Differentiatoren 22 erhält und wenn dieses Signal die Bezugsspannung, die von 25 geliefert wird, um einen Betrag überschreitet, der gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Betrag, wird ein Ausgangssignal nach einem Magnetventil geMtet, das einen Teil des hydraulischen Bremssystems des Fahrzeuges liefert, um die beiden Räder 10 der Vorderachse oder der Hinterachse für eine Zeitdauer freizugeben, die ausreicht, um die Räder 10 wiederum auf ihre Drehzahl zu beschleunigen, in der sie frei abrollen.

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 werden die Bremsen beider Räder der Vorder- bzw. Hinterachse freigegeben, wenn eines der Räder dieser Achse in die Blockierungsstellung überzugehen trachtet. Falls erforderlich, kann die Anordnung so getroffen werden,' daß jeder (Komparator 23 von einer Antriebswelle des Kraftfahrzeuges gespeist wird, die zweien der Räder gemeinsam ist.

Es wird nunmehr bezug auf Fig.4 genommen, worin eine Hydraulikschaltung des Kraftfahrzeug-Bremssystems dargestellt ist, das zwei unabhängige Hydraulikkreise mit voller Leistung und einen Hauptzylinderkreis aufweist. Ein Bremspedal ist schematiseh bei 30 dargestellt und durch Niederdrücken dieses Bremspedals werden die beiden Bremsventile W 31*32 und ein Hauptzylinder 33 betätigt. Durch Niederdrücken des Bremspedals 30 wird auch Hochdruckhydraulikmittel von einer äußeren Hochdruckquelle (nicht dargestellt) den Bremsen zugeführt, indem die beiden Bremsventile 31 und-32 geöffnet werden. Jedes Rad 10 ist mit zwei gegenüberliegenden Paaren von Bremskolben ausgestattet, die schematiseh bei 34 und 35 dargestellt sind und vorzugsweise unabhängig voneinander arbeiten.

Der Hydraulikkreis weist vier Magnetventile Vl bis V4 auf. Wenn eines der beiden Vorderräder gerade zu blockieren beginnt, erregt das unter Bezugnahme auf Fig.3 beschriebene Elektroniksystem die Magnetventile Vl und V3, während dann, wenn ein Hinterrad 10 gera-. de beginnt zu blockieren, über das elektronische System eine Erregung der Magnetventile V2 und V4 erfolgt. Das Magnetventil V4 ist mit dem Hauptzylinder 33 verbunden, während die Ventile Vl und V2 mit dem Bremsventil 32 verbunden sind und das verbleibende Magnetventil V3 an das Bremsventil 31 angeschlossen ist. So steuert das Bremsventil 31 das Hydraulikmittel durch zwei Bremskolbenpaare 34 jedes Vorderrades 10, während das Bremsventil 32 das Hydraulikmittel nach den anderen Paaren der Bremskolben 34 der Hinterräder steuert. Der Hauptzylinder 33 steuert die übrigen Paare von Bremszylindern 35 der Hinterräder 10. . -

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Wenn ein Magnetventil erregt ist, sperrt es die Zufuhr von Strömungsmittel nach den Bremsen ab und gleichzeitig wird der Druck in den Bremszylindern vermindert, indem ein Teil des Strömungsmittels über nichtdargestellte Rückleitungen nach dem Strömungsmittelreservoir zurückgeführt wird. Bei Entregung der Magnetventile· wird wiederum Hochdruckströmungsmittel nach den Bremszylindern 34,35 überführt. Hieraus ergibt sich, daß bei der Betätigung des Bremssystems durch Niedertreten des Bremspedals 30 eine Strömung durch den Hydraulikkreis stattfindet. Dies ist jedoch, soweit es den Hauptzylinder betrifft, unerwünscht, weil bei jeder Arbeitsweise des Magnetventils V4 ein geringer Betrag Hydraulikflüssigkeit vom Hauptzylinder 33 abgezogen wird und, wenn dies nicht bemerkt wird, dann wird das Bremspedal 30 graduell durchgetreten. Um dies zu vermeiden und jegliche Pumpwirkung des Pedales 30 auszuschalten, ist ein Schalter 26 in der das Magnetventil V4 für den Hauptzylinder steuernden elektrischen Schaltung vorgesehen, der das Magnetventil V4 nur einmal während jedes Niederdrückens des Bremspedals 30 arbeiten läßt. Jeder Schalter 26 ist ^Is Teil des ifomparator-Blockes 23 dargestellt (Pig.3). Wenn das Bremspedal 30 niedergedrückt wird, dann bleibt das Magnetventil V4 erregt, bis die Last vom Bremspedal 30 weggenommen wird.

Die Fig.5 veranschaulicht eine Abwandlung des in Pig.3 dargestellten Systems und zeigt eine Verfeinerung insofern,als jeder Geschwindigkeitsfühler, der durch die geschlitzte Scheibe 11 und den Übertrager I3 gebildet wird, die Bremskraft von dem entsprechenden Rad 10 wegnimmt, wenn das Rad zu Blockieren beginnt und zwar in diesem Fall unabhängig von den anderen Räder des Fahrzeuges.

In Fig.5 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie bei Fig.3 .bezeichnet. So ist» ersichtlich, daß der Ausgang jedes Verstärkers 13 nach -einem Wechselstrom-öleichstromumformer 20 gelängt, dessen Ausgang ein Filter, und einen Puffer 21 durchläuft lind dann nach einem Differentiator' 22' gelangt. D'er Ausgang jedes der vier' Differentiator eh 22 wird eirielii Komparator 23 züge-

führt. Die Bezugsspannung wird in das System bei 25 eingeführt und Jedem der vier Komparatoren 23 zugeführt. Jedes den Komparator 23 darstellende. Kästchen enthält wiederum einen Schalter 26, wie unter Bezugnahme auf Fig.3 beschrieben.

Fig.5 veranschaulicht weiter eine Anzahl von Magnetventilen VIl bis V17, die einen Teil des Hydraulikkreises gemäß Pig.6 bilden und unter Bezugnahme hierauf beschrieben werden. Es ist jedoch festzustellen, daß der Ausgang von einem der Komparatoren 23 die Wirkung der Magnetventile Vl4 und V15 steuert, ein weiterer Komparator die Steuerung der Magnetventile Vl2 und V13 bewirkt, ein dritter Kompara- Wk tor 23 das Magnetventil V17 steuert und ein weiterer Komparator das Magnetventil VI6.

Es ist weiter zu berücksichtigen, daß die beiden in der unteren Hälfte gemäß Fig.5 dargestellten Komparatoren 23 mit einem Magnetventil VIl verbunden sind, das, wie unten beschrieben, dem Ventil Vl gemäß Fig.4 gleich ist, wobei die beiden Komparatoren mit dem Ventil VIl über ein Verzögerungsrelais 40 verbunden sind. Der Zweck des Relais 40 besteht darin, eine Rückführung von einem der beiden unteren Komparatoren 23 nach dem anderen zu verhindern, jedoch bewirkt dieses Relais eine Stromzufuhr nach dem Magnetventil Vl1 immer dann, wenn entweder das Magnetventil Vl6 oder das MagnetventilVl7 erregt ist.

Nunmehr wird auf Fig.6 der Zeichnung bezüggenommen. Diese Figur zeigt den der Elektronikschaltung nach Fig.5 zugeordneten Hydraulikkreis, der in vieler Hinsicht dem Hydraulikkreis gemäß Fig.4, gleicht und deshalb wurden einander entsprechende Teile mit glei-_iS chen Bezugszeichen versehen. Wie ersichtlich, werden^ die Magnety§n> tile V12 und Vl4 über das Bremsventil 3I mit Hydraulikdrück ge- .,_α speist. Das Bremsventil 32 läßt Hydraulikdruek nach den,.Mäg^etvehr;. tiien V13 und VI5 und nach den Magnetventilen Vl6 und VI7 geiähg-en. Der Hauptzylinder 33 speist das Veritil Viii das deiii Veiitii,V4

gemäß Fig.4 entspricht, mit Hydraulikdruck.

Die Magnetventile V12 und VlJ steuern die Paare gegenüberliegender Bremszylinder 34,55 des rechten Vorderrades und sie sind so eingerichtet, daß sie zusammenarbeiten. Die Magnetventile Vl4 und Vl 5 steuern das linke Vorderrad 10 des Fahrzeuges und sie sind so eingerichtet, daß sie zusammenarbeiten. Das Magnetventil Vl6 steuert zwei Bremszylinder 54 des linken Hinterrades 10, während ein Magnetventil V17 die Paare von Bremszylindern 54 des rechten Hinterrades steuert. Das andere Paar von Bremszylindern 55 der Hinterräder 10 wird durch den Hauptzylinder 55 über das Magnetventil VIl gesteuert.

Eine ins einzelne gehende Beschreibung der Arbeitsweise des Systems nach Fig.5 und 6 erseheint in Anbetracht der Ähnlichkeit mit dem System nach Fig.5 und 4 überflüssig. Es ist lediglich festzustellen, daß, wenn irgend eines der vier Räder des Fahrzeuges, das mit einer geschlitzten Scheibe 11 ausgestattet ist, zu blockieren beginnt, das Signal von der Scheibe 11 und dem Übertrager 15 den zugeordneten Komparator 25 erreicht, um die betreffenden Magnetventile zu betätigen, um die Bremse oder die Bremsen dieses Rades freizugeben.

Es werden' nun zwei verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung eines Bezugssignales für den Bezugsspannungseingang 25 beschrieben.

Wenn die Radverzögerung eine vorbestimmte Größe überschreitet, so zeigt dies an, daß das Rad zu blockieren beginnt. Diese vorbestimmte Größe muß so gewählt werden, daß sie gerade etwas größer ist als die Radverzögerung, die ohne Blockierung der Räder unter idealen Bedingungen auf trockener Straße erlangt werden kann, die mit dem Fahrzeugreifen einen hohen Reibungswiderstand ergibt. Dieser gewählte Verzögerungswert kann elektronisch als stabilisierte Konstantspannung eingeführt werden, die von der Fahrzeugbatterie abgenommen wird. Eine Spannungsstabilisierung kann durch Benutzung einer Zenerdiode erreicht werden.

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Die Komparatoren 23 vergleichen diese stabilisierte Bezugsspannung mit der der Radverzögerung analogen Spannung, die vom Geschwindigkeitsfühler 11,13 geliefert wird und sollte letztere die. gewählte Größe überschreiten, dann wird im Komparator 23 ein Ausgangssignal erzeugt, das das jeweilige Magnetventil erregt, um die Bremse des betreffenden Rades oder Radpaares freizugeben.

Eine zweite Möglichkeit zur Erzeugung eines Konstantwertbezugssignales besteht darin, die von der Radverzögerung herrührende Analogspannung mit einer Spannung zu vergleichen, die der Verzögerung des Fahrzeugkörpers analog ist. Es ist klar, daß bei nicht blockierenden Rädern die Radverzögerung und die Fahrzeugverzögerung innerhalb der Grenzen des Reifenschlupfes im wesentlichen proportional sind. Wenn jedoch ein Rad blockiert, wird diese Proportionalität zerstört und die Verzögerung des Rades überschreitet den Aequivalentwert der Fahrzeugverzögerung.

Es ist bekannt, daß eine maximale Fahrzeugverzögerung erlangt wird, wenn etwa 15 bis 20$ Schlupf zwischen Reifen und Fahrbahn besteht und deshalb wird der Wert,um den die Radverzögerung die Fahrzeugverzögerung überschreiten kann, bevor die Bremsen freigegeben werden, vorzugsweise so gewählt, daß er etwas über diesem Schlupftwert liegt. Zur Lieferung des Fahrzeug-Verzögerungssignals ist ein Verzögerungsmesser (nicht dargestellt) an einem ge-" eigneten Teil des Fahrzeugkörpers befestigt. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers sollte zweckmäßigerweise gefiltert werden, um Hochfrequenzkomponenten auszuscheiden, die durch mechanische Vibrationen des Fahrzeugkörpers erzeugt werden können und der gefilterte Ausgang wird dann in eine analoge Spannung umgeformt, die als Bezugsspannung geeignet ist, um einen Vergleich mit der R'adv er zögerung in den Komparatoren 23 gemäß Fig. 3 und 5 zu erreichen.

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Im folgenden wiiä auf Fig.7 bezuggenommen. Diese Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, des Wechselstrom-Gleichstromwandlers 20.

Das vom Übertrager 13 herrührende Signal wird bei 40 zwischen den Stromschdeien 41 einer Gleichstromquelle eingeführt. Das Signal gelangt von 40 über einen Kondensator Cl nach einer Verstärkerstufe, die einen n-p-n-Transistor Tl aufweist, der in Emitter-Basis-Schaltung liegt und eine negative Rückkopplung besitzt, die von einem Widerstand R4 gebildet wird, der durch einen Kondensator C2 nebengeschlossen ist. Die Vorspannung für den Transistor Tl wird durch zwei in Reihe liegende Widerstände Rl,R2 geliefert. Der Kollektorkreis des Transistors Tl enthält einen Widerstand R3·

Der Ausgang des Transistors Tl wird über einen Blockierungskonden sator C4 einer zweiten Verstärkerstufe zugeführt, die einen n-p-n Transistor T2 in Basis-Emitter-Schaltung, Widerstände R5,R6,R7,R8 und einen Kondensator C3 aufweist und diese Schaltungselemente sind dem Transistor Tl, den Widerständen R1,R2,R3,R4 und dem Kondensator C2 gleich.

Von hier läuft das verstärkte Signal über einen Kondensator C5 nach einer Emitterfolgestufe mit einem n-p-n-Transistor T3 und einem Widerstand R9, der mit dem Emitter des Transistors verbunden i^;st. Die Emitterfolgestufe wird dazu benutzt, die hohe Ausgangs impedanz der den Transistor T2 enthaltenden Stufe in eine ' niedrige Ausgangsimpedanz für^üas Signal "zu übertragen .'

Nachdem das Signal durch den Kondensator- C6 hindurchgelaufen gelangt es nach einer Diodenpumpschältun^:g> "die¹ eine Diode Dl weist, die zwischen dem Emitter und der Basis eines n-p-n-Trän sistors Τ4 liegt. Diese Stufe dient dazu, die Frequenz in eine Spannung umzuformen, indem eine Ladung proportional der Eingangs

frequenz am Kondensator CJ gespeichert wird, der durch einen Widerstand RIO nefeengeschlossen ist. Es ist leicht einzusehen* daß die Spannung am Kondensator C7 proportional der Eingangsfrequenz ist.

Das Signal von dem Diodenpumpkreis läuft nach einer Ausgangsklemme 41 über eine zweite Emitterfolgestufe, die einen n-p-n-Transistor T5 und einen Widerstand RIl aufweist, der mit dem Emitter des Transistors verbunden ist und diese Emitterfolgestufe ist genau analog der Emitterfolgestufe T2-R8.

Fig. 8 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Komparators 23» der aus zwei n-p-n-Transistoren T6,T7 besteht, deren Emitter miteinander verbunden und über einen Widerstand R12 an Masse gelegt sind. Weitere Widerstände Rl^,Rl4 sind in den Kollektorkreisen der Transistoren T6 bzw. T7 angeordnet.

Die Basis des Transistors T6 empfängt das der festgestellten Beschleunigung oder Verzögerung entsprechende Signal, während die Basis des Transistors T7 ein Bezugssignal empfängt, das ein Konstantwertsignal sein kann, welches z.B. von der Batterie des Fahrzeugs herrührt,oder es kann ein Signal variabler Größe sein, das von einem Verzögerungsmesser abgeleitet wird, der im Fahrzeug körper untergebracht ist. Das Ausgangssignal wird bei 45 vom Kollektor des Transistors T6 abgenommen. . _f

Nunmehr wird auf Fig.9 der Zeichnung bezuggenommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltung dargestellt ist, welche die Elemente 21 und 22 gemäß Fig.3 oder 5 bildet. Bevor die Schaltung gemäß Fig.9 im einzelnen.beschrieben wird,, ist.._ ^ es notwendig, gewisse Grundlagen zu. erläutern,. .... . _ .. ..,„,.. _s._;

Das Aus gangs signal des Wechsels trom-Gleiphstrom-IIinforrae.rs 20 wurile als WeiligkeitssDannung erzeugt^,, deren ^Fre^ueQZ-'-.natllrXich^vQnl Drehzahl des gezahnten Rades bzw. der Scheibe 11 abhängt. Diese Welligkeitsspannung würde bei Differenzierung ein relativ hohes

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Differential ergeben, das seinerseits eine fehlerhafte Anzeige einer hohen Radverzögerung liefern würde. Es ist beabsichtigt, die Zahl der Zähne der Scheibe 11 von 60 B.B. auf JOO zu erhöhen, wodurch die Welligkeitsfrequenz erhöht wird und die Schaltung gemäß Fig.9 geeigneter zur Verarbeitung dieser Welligkeitsfrequen£J^rd Bei der Beschreibung der Schaltung sind die elektrischen Werte oder Herstellungskennzeichnungen in Klammer angegeben.

Der Eingang des Wechselstrom-Gleichstromwandlers 20 ist bei 5 angedeutet. Ein Feststoff inverterverstärker 51 in. Gestalt einer integrierten Schaltung (/uA 702 mit Leerlaufverstärkung von etwa 900) ist mit dem Eingang 50 über einen Eingangswiderstarid Rl (8,2 KJl) und einen hiermit in Reihe geschalteten Kondensator Cl (1 /uF) verbunden. Der Verstärker 50 besitzt eine Rückkopplung bestehend aus einem Rückkopplungswiderstand R2 (100k Jl) und einem Ruckkopplungskondensator C2 (Ο,ΙλιΕ¹), der hierzu parallel geschaltet ist.

Die Kombination R2-Cl bewirkt, daß der Verstärker. 50 als Differentiator für Signale mit relativ niedriger Frequenz arbeitet, die durch Beschleunigungen oder Verzögerungen des Rades erzeugt werden, während die Kombination Rl-C2 bewirkt, daß der Verstärker 50 für die relativ hohe Welligkeitsfrequenz als Integrator wirkt, wodurch die Wellungen abgeschwächt werden. Die Zeitkonstanten Rl,C2 und R2,C1 werden etwa gleichgemacht und liegen zwischen der Welligkeitsfrequenz und den niedrigen, infolge Beschleunigung bzw. Verzögerung erzeugten Frequenzen.

Der Ausgang des Verstärkers 50 enthält noch einen geringen Anteil Welligkeit und diese Welligkeit wird weiter abgeschwächt, indem das Signal über einen Widerstand RJ (I2k.il) einem Miller-Integrator 52 zugeführt wird. Der Miller-Integrator 52 weist einen Transistor TRl (BSY95A) der ρ-Bauart auf, dessen Emitterkreis einen Widerstand R6 (5,6k JL) aufweist, der parallel zu einem

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Kondensator C 4(100 /UF) geschaltet und mit der Null-Spannungsleitung verbunden ist. Ein Kondensator 03 (0,22 /uF) ist zwischen den Ausgang des Komparators 23 und der Basis des Transistors TRl geschaltet, außerdem ist die Basis des Transistors TRl mit der Verbindung der beiden Reihenwiderstände R4 (22k Jt) und R5 (3,3k verbunden, die zwischen der stabilisierten Gleichspannung (+ 8,6 Volt) und der Null-Voltlleitung liegen.

Die Niederfrequenzsignale beeinflussen den Transistor Tl nicht, so daß ein konstanter Strom durch den Widerstand R3 fließt und somit werden die Signale mit niedriger Frequenz nicht abgeschwächt. Die Hochfrequenzsignale werden jedoch der Basis des Transistors TRl über den Kondensator C3 zugeführt, wodurch bewirkt wird, daß die Hochfrequenzkomponenten, d.h. die Welligkeit, nach Erde über den Kollektor des Transistors TRl und den Kondensator C4 abfließt.

Durch den Miller-Integrator wird ein relativ hohes Frequenz-"Abrollen" geliefert, das sonst nur durch eine sehr viel aufwendigere und kostspieligere Schaltungsanordnung erzielbar wäre.

In Fig.10 ist eine logische Schaltung dargestellt, durch die das Bremssystem betriebssicher wird. Die Symbole und sonstigen Angaben des Diagramms gemäß Fig.10 werden wie folgt erläutert: ^wVERZÖGERÜKG^llist ein vom Ausgang eines Komparators (z.B. Komparator 23 in Fig.8) erhaltenes hohes Signaj/ und axeses bedeutet, daß die maximal zulässige Verzögerung überschritten ist."ELEKTROMAGNET" ist ein hohes Signal, das von einem der Elektromagnete abgenommen ist, die die Ventile steuern, wie dies in Verbindung mit Fig.4 und 5 beschrieben wurde und dieses Signal zeigt an, daß eine Spannung vorhanden ist, die ausreicht, den entsprechenden Elektromagneten zu erregen. '¹BREMSPEDAL" ist ein hohes Signal, das anzeigt, daß das Bremspedal nicht gedrückt ist. Eine Horizontallinie über einem Symbol oder einer Erläuterung bedeutet "nicht".

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Die Schaltung nach Flg.10 enthält drei "NAND"-Gatter 6O,6l und 62, wobei die Ausgänge der Gatter 60 und 61 an ein ¹¹NOR"-Gatter 64 angeschlossen sind. Die Ausgänge des "NÄND"-Gatters 62 und des "NOR"-Gatters 64 sind ihrerseits mit einem verdrahteten "OR"-Gatter 65 verbunden, an das auch eine Leitung von einem In-

(Niederfrequenz)

verter 65 angeschlossen ist, der mit einem niedrigen Signal/gespeist wird, wodurch die Bedingung repräsentiert wird, daß die Hochfrequenzspeisung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.

Wenn ein VerzSßgerungssignal und die jeweilige Elektromagnetspannung vorhanden ist, dann arbeitet das System in dieser Beziehung korrekt und ein hohes Signal wird an der Ausgangsseite des ¹¹NOR"-Gatters 64 erzeugt. Wenn in gleicher Weise kein Verzögerungssignal und kein Elektromagnetspannungssignal vorhanden sind, arbeitet das System wiederum korrekt mit dem jeweiligen Ausgang bei 64.' Wenn andererseits ein Verzögerungss.ignal vorhanden ist und das Bremspedal nicht gedrückt ist, wird ein niedriges Signal an der Ausgangsseite des "NAND"-Gatters 62 erzeugt.

Das beschaltete ¹¹NOR¹*-Gatt.er 65 ist derart, daß, wenn alle zugeführten Signale hoch sind, auch sein Ausgang hoch ist, wenn jedoch einer seiner Eingänge niedrig ist, dann wird auch der Ausgang niedrig, was einen Fehler anzeigt. Dies wird ausgenutzt durch Verbindung des Ausgangs des "OR¹¹-Gatters #5 Über einen Inverterverstärker 66 nach einem gesteuerten Siiiziumgleiehrich'-ter (SCR) 6j. Wenn der Ausgang des "OR".-Gatters 65 niedrig ist, dann schaltet der gesteuerte Siliziumgleichrichter 67 in seihen Leitf ähi gkeitszustahd.

Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 67 ist so mit der stabili-

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sierten Spannungsquelle/des Systems und einer Sicherung 69 verbunden^ die parallel zu einer Warnlampe WL liegte daß, wenn der gesteuerte Siliziumgleichrichter leitfähig ist, die Spannungsquelle 68 kurzgeschlossen wird, die Sicherung 69 durchbrennt und die Wärnlampe WL aufleuchtet.

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Das Diagramm nach Fig.10 zeigt außerdem eine Fahrzeugbatterie 71 und einen Anschluß 70, an den andere Stromkreise des Fahrzeuges angeschlossen werden können.

Die Erfindung schafft ein Rutschsicherungssystem für ein Fahrzeug, z.B. für ein Kraftfahrzeug, das einen hohen Sicherheitsgrad gegenüber unerwünschten Effekten von Gleiten und der daraus resultierenden Steuerunfäbigkeit bietet und welches sehr feinfühlig und genau arbeitet.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf ein Fahrzeugbremssystem beschrieben. Bei entsprechender Wahl von Bezugssignalen könnte es jedoch auch zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit, die einen vorbestimmten Wert überschreiten, benutzt werden, z.B. zur Feststellung des Radschlupfes bei Schienenfahrzeugen während der Beschleunigung. In diesem Falle könnte der Komparatorausgang dazu benutzt werden, die dem Rad oder Radpaar übermittelte Antriebskraft zu vermindern.

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Claims

Patentansprüche :

Vorrichtung zur Anzeige von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Körpers, der einer Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen sein kann, mit einem Geschwindigkeitsfühler, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Frequenz proportional der Winkelgeschwindigkeit des Körpers ist, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Konverter (20) das Signal in ein Gleichstromsignal umformt, dessen Größe sich bei Schwankungen der Frequenz ändert, daß ein Differentiator (22) das Gleichstromsignal differenziert, daß ein Komparator (25) das differenzierte Signal mit einem Bezugssignal (25) vergleicht, das von einer äußeren Quelle herrührt*und daß der Komparator (23) ein Ausgangssignal immer dann erzeugt, wenn die beiden verglichenen Signale sich wenigstens um einen vorbestimmten Wert unterscheiden, wo¹"»-" das Ausgangssignal Mittel betätigt, die die Beschleunigung, ,> er Verzögerung des Körpers vermindern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Geschwindigkeitsfühler aus einer gezahnten Scheibe (11) besteht, die wenigstens teilweise aus f-rromagnetischem Material hergestellt und an dem sich drehenden rörper befestigt ist, und daß ein mit der Scheibe (il) zusammenwirkender, auf den sich ändernden magnetischen Widerstand ansprechender Übertrager (15) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Filter und eine Pufferstufe (21) zwischen den Konverter (20) und den Differentiator (22) geschaltet sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Differentiator eine Schaltungsanordnung (Fig.9) aufweist,

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die im Betrieb Signale mit relativ niedriger Frequenz differeniziert und Signale mit relativ hoher Frequenz integriert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennz ei chnet , daß die Schaltungsanordnung einen Verstärker (51) mit hohem Verstärkungsgrad aufweist, der einen Eingangswiderstand (Rl) und einen Eingangskondensator (Cl) in Reihe geschaltet besitzt, und einen Rückkopplungswiderstand (R2) und einen hiermit parallel geschalteten Rückkopplungskondensator (C2) aufweist.
6. Vonichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten des Eingangswiderstandes (Rl) und des Rückkopplungskondensators (C2) einerseits und des Rückkopplungswiderstandes (R2) und Eingangskondensators (Cl) andererseits etwa gleichgemacht werden und zwischen den relativ niedrigen und relativ hohen Frequenzen liegen.
7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausgang der Schaltungsanordnung einem Miller-Integrator (52) zugeführt wird, dessen Ausgang wiederum dem Komparator zugeführt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter eine Diodenpumpsehaltung (Fig.7) aufweist.
9· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8 für ein Fahr zeugbremssystem,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an wenigstens einigen der gebremsten Straßenräder (10) des Fahrzeuges angeordnet ist und daß das Ausgangssignal benutzt wird, um die den Rädern aufgeprägte Brems-

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kraft wirkungslos zu machen, wobei der vorbestimmte Wert den Beginn der Radblockierung anzeigt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9»
dadurch gekennzeichnet,

daß das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug mit vier gebremsten Rädern (10) ist und daß die Anordnung zur Ausnutzung des Ausgangssignals derart getroffen ist, daß die Bremsen beider Räder an einem Ende des Wagens freigegeben werden, wenn eines der Räder der Vorder- oder Hinterachse zu blockieren beginnt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug mit vier gebremsten Rädern (10) ist und daß die Anordnung zur Ausnutzung des Ausgangssignals derart ist, daß die Bremse oder die Bremsen jeden Rades unabhängig von den Bremsen des anderen Rades freigegeben werden, wenn das Rad zu blockieren beginnt.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennz e lehnet , daß das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Bremssystem (Fig.4) aufweist und daß das Ausgangssignal benutzt wird, um Magnetventile (Vl bis V4; VIl bis V17) zu erregen, die in dem hydraulischen Bremssystem liegen, und daß wenigstens ein Magnetventil für jedes abgebremste Rad (10) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bremssystem zwei unabhängig betriebene Kreise (31,32) und ein^enom Bremspedal betätigten Hauptzylinderkreis (33) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch I3,
dadurch gekennzeichnet,

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daß jedes gebremste Rad mit wenigstens einem gegenüberliegenden Paar von Br ems dopp elko Ib en (3^35) ausgestattet ist, welche Paare unabhängig betätigbar sind.
15· Vorrichtung nach den Ansprüchen IJ oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (V4, VIl),das dem Hauptzylinder (33) zugeordnet ist, elektrisch gesteuert wird, um nur jeweils einmal während jeder Bremsung in Tätigkeit gesetzt zu werden und .während des Niederdrückens des Bremspedals (j5O)' erregt bleibt.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß eine logische Schaltung (Fig.10) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, daß das System entregt wird, falls ein Fehler auftritt, wobei außerdem zweckmäßigerweise eine Warnanzeige (WL) geliefert wird.
17· Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 ü.s 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal von einer, fahrzeugeigenen, unabhängig von dem Fühler arbeitenden Stromquelle abgeleitet wird.
Ιδ. Vorrichtung nach Anspruch 17 _s dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle eine Batterie vorgesehen ist, der Spannungsstabilisierungsmittel (68) nachgeschaltet sind.
19· Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal vom Ausgangssignal eines Verzögerungsmessers abgeleitet wird, der im Fahrzeug untergebracht ist(Fig.5)·

9 0 9 8 3 8/1079 °*®inal INsp_Ected
20. Vorrichtung nach Anspruch I9,

dadurch' g-e kennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers durch ein Filter hindurchläuft, um die von mechanischen Vibrationen des Fahrzeugkörpers herrührenden Komponenten auszusieben und um ein Spannungsanalagsignal der Verzögerung des Fahrzeugkörpers zu liefern, und daß das Spannungsanalogsignal dann nach dem Komparator gelangt.

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