DE1913469A1

DE1913469A1 - Bremskraft Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE1913469A1
Application number: DE19691913469
Authority: DE
Inventors: Hugh Ernest Wyckoff N J Riordan (V St A) P
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1968-10-29
Filing date: 1969-03-17
Publication date: 1971-06-09
Also published as: US3532393A; FR2021824A1; GB1253257A

Description

g) Int. CL:

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND B 60 t

DEUTSCHES

PATENTAMT Deutsche Kl.: 63 c, 53/07

Offenlegungsschrift 1913 469

Aktenzeichen: P 19 13 469.1 Anmeldetag: 17. März 1969

Offenlegungstag: 9, Juni 1971

Ausstellungspriorilät: —

Unionspriorität Datum: Land:
Aktenzeichen:

29. Oktober 1968 V. St. v. Amerika 771531

Bezeichnung: Bremskraft-Regeleinrichtung

Zusatz zu: Ausscheidung aus: Anmelder: Kelsey-Hayes Company, Romulus, Mich. (V. St. A.)

CO ι—i On

Vertreter: Negendank, Hermann, Dr.-Ing.; Hauck, Hans, Dipl.-Ing.; Schmitz, Waldemar, Dipf.-Phys.; Patentanwälte, 2000 Hamburg und 8000 München '

Als Erfinder benannt: Riordan, Hugh Ernest, Wyckoff, N. J. (V. St. A.)

Benachrichtigung gemäß Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 d. Ges. v. 4. 9.1967 (BGBl. I S. 960): Prüfungsantrag gemäß § 28 b PatG ist gestellt

©5.71 109 824/544

Dr. Ing, H Negondenk

Dip!. Ing. !-!. H suck

Dipi. Phys. W. Schmitz

S München 25, Mocartsir.23

Tel. 5380586

Kelsey-Hayes Company

38481 Huron River Drive, München, 10. März I969

Romulus, Michigan, USA (Anwaltsakte M-626)

Bremskraft-Regeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bremskraft-Regeleinrichtung, insbesondere eine Regeleinrichtung, um das Blockieren der Räder zu verhindern und um den Bremsweg auf ein Minimum herabzusetzen, wobei gleichzeitig die Richtungsstabilität erhalten bleiben soll.

In der folgenden Beschreibung wird der Begriff "Durchrutschen" zur Beschreibung des Bewegungszustandes eines sich drehenden Elementes verwendet, in dem sich das Element mit einer kleineren als der bei freiem Rollen auftretenden Drehzahl dreht, wenn es abgebremst wird.

Eine der größten Schwierigkeiten, die beim,Abbremsen eines fahrenden Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Automobils, eines Flugzeuges oder eines anderen mit Rädern ausgerüsteten Fahrzeuges,

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auftritt, wenn das Rad oder die Räder abgebremst werden, ist das Blockieren der Räder, wodurch ein unstabiler Zustand in der Bewegung des Fahrzeuges erzeugt wird. Das Blockieren der Räder kann in solchem Maße zum Verlust der Richtungsstabilität führen, daß das Fahrzeug eine unkontrollierte Schleuderbewegung ausführt, während gleichzeitig der Bremsweg aufgrund des kleineren Reibungskoeffizienten beim Schlittern erhöht wird. Bei den meisten Straßenzuständen kann das Fahrzeug gewöhnlich auf einem kürzeren Bremsweg sicher angehalten werden, wenn das Schleudern verhindert werden kann.

Eine Blockier-Regeleinrichtung ist bekannt, die bei verschiedenen Straßenzuständen wirksam ist, obwohl sie nur eine relativ einfaehe Steuereinrichtung verwendet. Diese Einrichtung berücksichtig Änderungen "des Straßenzustandes, die eine Änderung des Reibungskoeffizienten zur Folge haben. Die Drehzahl des bremsenden Rades oder der Räder wird durch entsprechende Meßeinrichtungen für die Winkelgeschwindigkeit gemessen. Mit einfachen logischen Torschaltungen, die nur auf Änderungen in der Polarität der Ausgangssignale ansprechen, kann ein Steuersignal erzeugt und an die Bremseinrichtung des Fahrzeuges abgegeben werden, um den tatsächlichen Betrieb auf den wirksamsteh Betriebspunkt der gesamten Bremsanlage einzustellen. Um den Wirkungsgrad möglichst groß zu halten, ist die erfindungsgemäße Einrichtung so ausgelegt,daß eine minimale Änderung der Bremskraft als Funktion des Durchrutschens beibehalten wird, so daß im Idealfall diese Änderung . immer im wesentlichen bei oder in der Nähe von Null unabhängig von den gerade vorhandenen Straßenzuständen erhalten wird.

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Betrachtet man ein Radfahrzeug, so ergibt sich als Ausdruck für die Torsionsfaktoren, die auf jedes Rad wirken:

T_B - I

= I + P. R

viobei

T_n = Bremsdrehmoment
/U = Reibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße

P_n = von dem Reifen auf die Straße ausgeübte Normalkraft

P. = tangentiale Kraft zwischen Reifen und Straße

R = Außenradius des Reifens

I = Trägheitsmoment von Reifen und Rad

= V/inkelverzögerung des Reifens

Um die maximale Bremswirkung zu erhalten, solle die maximale Bremskraft auftreten, die dem optimalen Durchrutschen entspricht, wie aus einer Kurve hervorgeht, in der die Bremskraft gegen das Durchrutschen der Räder aufgetragen ist. Diese Bedingung tritt auf, wenn das Rad maximal beschleunigt wird. Um die maximale Beschleunigung zu messen, wird in der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Signal erzeugt, das von der zeitlichen Änderung der Beschleunigung abhängt und das bei einer maximalen Beschleunigung oder Bremsverzögerung gleich Null ist.

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Wenn sich die Drehzahl des Rades erhöht, d.h. wenn das Rad beschleunigt wird, ist der Bremsdruck bekanntlich entweder Null oder konstant je nach dem im einzelnen verwendeten System. Daher kann der Ausdruck für das Bremsdrehmoment (T_R)· entweder gleich Null oder gleich const gesetzt werden. Daher ist die erste Ableitung des Ausdruckes für das Drehmoment: F. · R=O + 1^₃ wobei die Ableitung des Bremsdrehmoments gleich Null ist, wenn der Bremsdruck gleich Null oder const ist. Daher ist die erste Ableitung der Bremskraft proportional zu der zeitlichen Ableitung der Beschleunigung (F--(iD), nachdem der Einfluß der konstanten Radmasse eliminiert wurde. Um die maximale Bremskraft zu erzielen, muß die zeitliche Änderung der Beschleunigung gleich Null sein, wenn das Rad beschleunigt wird, wobei dieser Punkt bei dem Punkt für die maximale Bremskraft liegt. Die Trägheit des Strömungsmittels in dem System schließt jedoch die unmittelbare Anwendung der Bremsen aus. Daher neigt das System dazu, sich über den Punkt maximaler Bremskraft hinauszubewegen.

Wenn bei Anwendung der Bremsen die Drehzahl des Rades abzunehmen beginnt, ist das Bremsdrehmoment nicht konstant oder gleich Null. Daher ist die Annahme., die in Verbindung mit dem Abschnitt des Arbeitszyklus, bei dem sich die Drehzahl des Rades erhöht, nicht mehr erfüllt. Folglich wird das in der Steuereinrichtung erzeugte Bremsverzögerungssignal abgetastet und die Bremsen werden betätig wenn eine-vorbestimmte Bremsverzögerung erreicht ist, die den Anfang des Blockierens anzeigt.

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Der Erfindung- liegt daher die Aufgabe- zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Betätigung der Bremse oder der Bremsen eines Radfahrzeuges zu schaffen, wobei eine Bremskraft-Regeleinrichtung der oben beschriebenen Art verwendet wird* die einfach und preiswert hergestellt und eingebaut werden kann, zuverlässig im Betrieb ist und die das Blockieren des abgebremsten Rades durch Abtasten der Winkelgeschwindigkeit dieses Rades verhindern kann.

Obwohl die bekannte Einrichtung gegenüber früher bekannten Einrichtungen verbessert ist, gelingt es bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, die Zahl der Bauteile zu vermindern, die notwendig sind, um die notwendigen Daten abzuleiten, die Blockier-Steuereinrichtung zu betätigen und den maximalen Wirkungsgrad und den optimalen Betrieb der Bremseinrichtung zu erhalten, wobei die Kosten, der Aufwand und die Herstellungs- und Aufbauzeit erheblich verringert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen besehrieben. Es zeigen:

Pig_s 1 eine schematisohe Darstellung eines' Fahrzeug-Bremssystems, das zusammen mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung verwendet werden karmj

Pig, 2 ein Diagramm, bei dem die Beziehung zwischen dem Bremsdruck und der Zeit bei einer Bremsvorrichtung gezeigt ist, die mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung verwendet werden kannj

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Pig. 3 eine graphische Darstellung, bei der die öesehwindigkeijt des Fahrzeugs gegen die Zeit und die Kurve der Winkel-; geschwindigkeit der erfindungsgemäßen Blockier-Regeleinrichtung dargestellt istj

Fig.,4 eine abgewandelte Darstellung eines Abschnittes aus Fig. 3 und ferner die Kurven der ersten und zweiten Ableitung des Abschnittes aus Fig. 3i

Fig. 5 eine Tabelle der Vorzeichen der verschiedenen Abschnitte aus Fig. k;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der erfindungggemäßen Schaltungseinrichtung; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung bevorzugter Schaltstufen für das Blockschaltbild aus Fig? 6?

Die erfindungsgemäße Blockier-Regeieinriehtung ist insbesondere zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug geeign§t und wird, im 2jusammenhang damit beschrieben, Die erfindung§gemäße, linr.ieh.tung kann jedoch auch bei anderen Fahrzeugen, einschließlich flugzeugen, und anderen Radfahrzeugen verwendet wurden, die mit einem radartigen Bauteil abbremsen kennen. Wenn sie bei ein§ip K fahrzeug verwendetjwird, kann die erfinduBgsgemäße Einr.ieht>ung an

den Vorderrädern, den Hinterr.Ädeyn oder·, sowohl an dan Vor.äeri- als auch an den Hinterrädern verwendet werden· Die Einrichtung wirdl

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jedoch nur in Verbindung mit den Hinterrädern eines Kraftfahrzeuges beschrieben.

In Fig. 1 ist schematisch die erfindungsgemäße Blockier-Regeleinrichtung gezeigt, die an den Hinterrädern eines Kraftfahrzeuges verwendet werden können, wobei die Hinterräder des Fahrzeuges Bremstrommeln 10 und Radbremszylinder 12 aufweisen. Die Radbremszylinder 12 werden durch über die hydraulischen Leitungen 14 zugeführten Druck betätigt, die mit einer gemeinsamen Strömungsmittelleitung l6 verbunden sind. Der Druck wird von einem Hauptbremszylinder 12 bekannter Ausfuhrungsform geliefert, der durch ein Fußpedal 22 betätigt wird. Der Strömungsmitteldruck von dem Hauptbremszylinder 20 ist durch ein Steuerventil gesteuert, das zwischen den Strömungsmittelleitungen 16 und 18 angeschlossen ist. So steuert das Ventil 24 den Druck für die Radbremszylinder und daher die Bremswirkung der Bremsen. Die Einzelheiten der Bremseinrichtung und der Bremstrommel wurden weggelassen, um die Beschreibung zu vereinfachen.

Das in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendete Steuerventil 24 wird durch ein elektrisches Signal betätigt, das von einer elektrischen Steuereinheit abgegeben wird, die in ihrer bevorzugten Ausführungsform in den Fign. 6 und 7 gezeigt ist. Die Steuereinheit 26 erhält Meßwerte von den Raddrehzahlmessern 28, die mit den Bremstrommeln 10 durch ein sich drehendes Element JO zum Abtasten der Drehzahl des Rades verbunden ist. Ein bekannter Radar ehzahl fühler kann mit der erfindungsgemäßen Einri-chtuhg^! "verwen-, det werden, so daß sich die Beschreibung des Fühlers 28 und -des '■ sich drehenden Elementes JO erübrigt. _;

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Die Steuereinheit ist so aufgebaut, daß sie die Drehzahl und die Änderungen in der Drehzahl des Rades abtastet die von den durch den Fühler 20 erzeugten Signalen angezeigt werden, und daß sie ein Ausgangssignal angibt, wenn die Bremsverzögerung an den Rädern einen bestimmten Wert beim Entlasten des Bremsdruckes er-, reicht und wenn die Bremsverzögerung einen bestimmten Punkt beim erneuten Ausüben des Bremsdruckes erreicht. Das Ausgangs- oder Steuersignal wird durch einen Leiter 32 dem Regelventil 24 zugeführt. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung gibt die Steuereinheit 26 ein "Ein"- oder "Aus"-Signal ab. Der Strömungsmitteldruck an den Radbremszylindern 12 wird durch diesen Modulationseffekt gesteuert. Es ist jedoch zu beachten, daß diese Einrichtung lediglich zum Zwecke der Darstellung gezeigt ist, und daß andere hydraulische oder elektrische Einrichtungen mit der erfindungsgemäßen" Regeleinrichtung verwendet werden können.

In Fig. 2 ist eine graphische Darstellung gezeigt, wobei die Kurven die Beziehung zwischen dem Bremsdruck und der Zeit bei der erfindungsgemäßen Blockier-Regeleinrichtung darstellen. Die

zeitlichen

Kurve A zeigt den / Verlauf des Bremsdruckes bei einem konventionellen Bremssystem, bei dem der Druck von Null auf den maximal in dem System verfügbaren Strömungsmitteldruck erhöht wird. Bei bestimmten Straßenzuständen folgt auf eine Anwendung des maximalen Bremsdruckes ein Rutschen der Räder. Wenn die Räder des Kraftfahrzeuges blockieren, wird die Wirksamkeit der Bremsanlage beim Anhalten des Fahrzeuges verschlechtert. Es wurde theoretisch abgeleitet, daß die größte Bremswirkung dann erzielt· wird, wenn das Durchrutschen der Räder zwischen 10 und 20$ ge- :

halten wird. . ;

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Die Bremsdruckkurve zum Abbremsen des Fahrzeuges bei dem gewünsch· ten Durchrutschwert, wobei der maximale Reibungskoeffizient er- ■ reicht wird, ist in der Kurve B gezeigt und liegt unter dem maximal erzielbaren Druck des Systems, so daß deutlich wird, daß die Einrichtung gesteuert werden muß, um einen geringeren als den maximalen Bremsdruck an den Rädern zu erzeugen, um das Kraftfahr-

r
zeug auf der kürzesten BremssV^cke anzuhalten.

Bei einer erfindungsgemäßen Zumeß-Ventileinrichtung wird das Steuerventil 2J\ durch das "Ein"- oder "Aus"-Ausgangssignal der Steuereinheit 26 betätigt, um eine Modulation des Bremsdruckes zu erreichen, die in der Fig. C gezeigt ist. Die Kurve C stellt eine Annäherung an die ideale Bremsdruckkurve dar und ist daher eine Charakteristik, um das Fahrzeug auf der kürzesten Bremsstrecke anzuhalten. Einzelheiten der Zumeßeinrichtungen sind in der deutschen Patentanmeldung P 17 55 617.1 vorgeschlagen und beansprucht.

In den Fign. 3 und 4 ist eine graphische Darstellung der idealen Beziehungen zwischen der Rad-geschwindigkeit und der Pahrzeuggeschwindigkeit gezeigt, die zum Anhalten des Fahrzeuges auf dem kürzesten Bremsweg und zum Vermeiden des Blockierens der Räder erwünscht sind. In der in Fig. j5 gezeigten Kurve ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges Vc und die Änderung der Radgeschwindigkeit V gezeigt, wie sie durch die erfindungsgemäße Einrichtung durch die Modulation des Bremsdruckes an dem Rad erzeugt werden. Die

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Bremsen werden bei einer bestimmten Geschwindigkeit (Vo) betätigt, und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges beginnt entlang der Kurve Vc abzunehmen. Die Radgeschwindigkeit beginnt jedoch unmittelbar mit größerer Geschwindigkeit entlang der Kurve Vw abzunehmen, und das Rad wird schließlich blockieren, so daß die Radgeschwindigkeit auf Null herabgesetzt wird, wenn diese Bedingung · andauert.

An dem Punkt D der Kurve, der einer bestimmten Größe der Bremsverzögerung des Rades, die zum Zwecke.der Darstellung gewählt ist,

daß sich entspricht, wird der Bremsdruck entlastet, so/die Geschwindigkeit

des Rades erhöht. . Der Beginn des Abschnittes, in dem das Rad

Geschwindigkeit aufnimmt,ist an dem Punkt E der Radgeschwindigkeitskurve angedeutet und liegt unter dem Punkt D, da die hydraulische Trägheit der Einrichtung eine Verzögerung in dem Abfall des Bremsdruckes auf Null oder einen niedrigeren festen Wert verursacht. Bei einer bestimmten Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahlerhöhung oder Beschleunigung (Punkt P) werden die Bremsen wieder mit Druck beaufschlagt und das Rad wird abgebremst. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Punkt D durch Abtasten der Bremsverzögerung ausgewählt und, wenn die Bremsverzögerung den vor bestimmten Wert erreicht, wird der Bremsdruck ausgeübt. Andererseits wird der Punkt P, an dem sich die Drehzahl des Rades erhöht, durch Abtasten des Vorzeichens der Radbeschleunigung und ferner durch Abtasten einer Vorzeichenänderung der zeitlichen Ableitung der Radbeschleunigung und durch Verknüpfung dieser Daten ausgewählt. Der letztere Punkt (P) entspricht der maximalen Bremskraft auf der Kurve, bei der die Bremskraft gegen das Durchrutschen des Rades aufgetragen ist.

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Auf diese Weise wird die ideale Bremskurve· dadurch eng angenähert daß ein Signal erzeugt wird, das die Große der Bremsverzögerung der Räder anzeigte und daß der Bremsdruck an dem Zeitpunkt entlastet wird., an dem die Größe der Bremsverzögerung einen bestimmten Wert erreicht und an dem Punkt, an dem die Drehzahl des Rades sich wieder erhöht., um die Radbeschleunigung und die zeitliche Ableitung der . Beschleunigung zueinander in Beziehung zu setzen, so daß der Einrichtung ein Signal zugeführt wird, worauf der Bremsdruck erneut ausgeübt wird. Auf diese Weise wird die Bremse nacheinander > betätigt und freigegeben, so daß das Fahrzeug mit einer idealen Bremsverzögerung abgebremst wird.

Pig. 4 zeigt den Abschnitt der Kurve aus Pig. J5 zwischen den Linien A und B und enthält ferner die Punkte D und P, an denen der Bremsdruck entlastet und erneut ausgeübt wird. Der mittlere-Abschnitt in Pig. 4 zeigt eine Kurve, die die erste Ableitung der Winkelgeschwindigkeit des Rades nach der Zeit, d.h. die Winkelbeschleunigung des Rades, darstellt. Der untere Abschnitt der Pig. 4 zeigt die Kurve der zweiten Ableitung der Winkelgeschwindigkeit des Rades nach der Zeit, d.h. die zeitliche Änderung der Beschleunigung des Rades. Die drei Kurven sind in fünf Zeitabschnitte 1 bis 5 unterteilt. Auf diese Weise kann durch Differenzieren der Winkelgeschwindigkeit des Rades die Winkelbeschleunigung und die zeitliche Änderung der Beschleunigung des Rades abgeleitet werden. -

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Figur 5 zeigt eine Tabelle der Vorzeichen der drei Kurven in den entsprechenden Zeitabschnitten 1 bis 5 für die Winkelgeschwindigkeit, die Winkelbeschleunigung und die zeitliche Ableitung der Winkelbeschleunigung.

In Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungs einrichtung gezeigt. Insbesondere gibt ein Geschwindigkeitsfühler 70 für ein Hinterrad ein Ausgangssignal ab, dessen Amplitude in Abhängigkeit von der Drehzahl des entsprechenden abgetasteten Rades variiert. Das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsfühlers 70 wird durch eine Vollweggleichrichter-Stufe 72 einem ersten Summierwiderstand 74 zugeführt, der an dem Knotenpunkt J6 angeschlossen ist. Die Drehzahl des anderen Hinterrades wird durch einen zweiten Geschwindigkeitsfühler 80 gemessen, dessen Ausgangssignal durch eine zweite Vollweggleichrichter-Stufe 82 einem zwei ten Summierwiderstand 84 zugeführt wird. Die Widerstände 74, 84 sind in der üblichen Summieranordnung geschaltet, wobei der Knotenpunkt 76 zwischen den beiden Widerständen ein Signal führt, das die mittlere Geschwindigkeit der beiden Räder anzeigt, wenn die Widerstände 74, 84 gleich groß sind. Das Ausgangssignal der Summierwiderstände 74, 84 an dem Knotenpunkt J6 ist eine Gleichspannung, die als Punktion der mittleren Geschwindigkeit der bei- .-den Räder variiert, deren Drehzahl gemessen wird. Diese mittlere ■ Gleichspannung, die proportional zu der Drehzahl ist, wird durch ■ einen Funktionsverstärker 88 mit einem Rückkopplungskondensator ί 90 und einem Rückkopplungswiderstand 92 an einenzweiten Knotenpunkt$6 abgegeben. .

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In dem oberen Schaltungszweig wird das- Ausgangssignal an dem Knotenpunkt 96 einer ersten Differenzierschaltung 100 zugeführt. In der Differenzierschaltung 100 wird die Beschleunigung (die Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit) gemäß dem mathematischen Ausdruck, der in dem Block 100 gezeigt ist, abgeleitet. Wie gezeigt ist, hängt das Ausgangssignal der Differenzierschaltung von der Kapazität und der Zeltkonstanten, der Differenzierstufe ab.Die Differenzierschaltung führt ferner eine Verzögerungsfunktion aus, wooei die Verzögerung hauptsächlich zum Ausfiltern von Rauschsi^nalen aus dem Geschwindigkeitssignal dient. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 100 wird über einen Leiter 102 einer Schwellenwert-Schaltstufe 104 zugeführt, die ein Ausgangssignal über den Ausgangsleiter 106 abgibt, wenn die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit oder die Bremsverzögerung unter einem vorbestimmten Wert liegt. Dieser vorbestimmte Wert entspricht dem oben erwähnten Punkt D. Das Ausgangssignal wird dazu benutzt, den Brems druck zu entlasten und den Betriebszyklus einzuleiten, bei dem sich die Drehzahl wiederum erhöht.

Dieses Ausgangssignal kann als logisches Null oder als logisches Eins je nach den Parametern der Schaltung gewählt werden. Das entgegengesetzte Signal wird dann erzeugt, wenn der Schwellenwert über dem an der Schwellenwert-Schaltstufe 104 eingestellten Wert liegt. In der gezeigten Ausführungsform wird als Ausgangssignal an dem Leiter lOö eine Spannung gleich Null abgegeben, wenn das Eingangssignal an dem Leiter 102 das Bezugssignal übersehreitet, das in der Schwellenwert-Schaltstufe 104 eingestellt ist. Wenn

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andererseits das Eingangssignal an dem Leiter 102 kleiner als die Bezugsspannung in der Schaltstufe io4 ist,wird das Ausgangssignal an dem Leiter 106 auf einen konstanten Wert, der entweder positiv oder negativ sein kann, eingestellt.

Das Ausgangssignal an dem Knotenpunkt 96 wird ferner dem unteren Schaltungszweig zugeführt, der eine zweite Differenzierschaltung 110 aufweist, die die negative Änderung der Geschwindigkeit mit der Zeit oder die negative Beschleunigung ableitet. Wie bei der

ier
Differenz-schaltung 100 ist 'die Form des Ausgangssignales der Differenzierschaltung 110 in mathematischer Form in dem Block angegeben. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 110 wird über einen Leiter 112 einer dritten Differenzierschaltung 11-4 zugeführt, die die zweite Ableitung des Geschwindigkeitssignales oder die zeitliche Ableitung der Beschleunigung bildet. Dieses Ausgangssignal gelangt an eine zweite Schwellenwert-Schaltstufe HS über einen Leiter 120.

Die Ausgangssignale der Sahwellenwert-Schaltstufe HS werden von einem Ausgangsleiter 122 geführt, wobei die Signale an dem Leiter 122 mit dem Signal an dem Leiter lOo durch ein Gatter 124 miteinander in.Beziehung gesetzt werden. Das Ausgangssignal des Gatters 124 wird über einen Verstärker 126 einer Ausgangsstufe 128 zugeführt, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Relaiswicklung ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 12,6 wird als Bezugssignal über einen Leiter I30 an die Schwellenwert-Schaltstufe 118 zurückgeführt. Dieses Rückkopplungssignal wird

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JS.

dazu benutzt, die Bremsen im entlasteten Betriebszustand zu halten, bis der richtige Schwellenwert für die Änderung der Geschwin digkeit erreicht wird.

Im Betrieb hat die Einrichtung die Bremsen während der ersten Zeitdauer dadurch entlastet, daß die Größe der Bremsverzögerung an den Rädern (Punkt D) abgetastet wurde, um ein Ausgangssignal an dem Leiter ΙΟβ zu erzeugen, das den Verstärker und die Ausgangsstufe 128 erregt. Wenn daher die Bremsverzögerung an der Schwellenwert-Schaltstufe 104 einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Bremsdruck durch die Betätigung der in der Ausgangsstufe 128 enthaltenen Spule entlastet. Dies geht daraus hervor, daß die Kurve an dem Verzögerungsabschnitt des Zyklus liegt und sich dem Punkt nähert, an dem der Bremsdruck entlastet wird und die Bremsverzögerung der Räder aufhört. Der untere Schaltungszweig mit den Differenzierschaltungen 110, 114 und der Schwellenwert-Schaltstufe 118 tastet ebenfalls die Geschwindigkeit ab und bilden Beschleunigungssignale und Signale, die der zeitlichen Änderung der Beschleunigung entsprechen. Diese Signale werden jedoch unter der Wirkung des Rüekkopplungssignales an dem Leiter !JO und die Änderung der Polarität in dem Signal, das der zeitlichen Änderung der Beschleunigung entspricht, unwirksam gemacht. Daher hat der untere Schaltungszweig während dem Abschnitt in dem Betriebszyklus, in dem die Bremsverzögerung auftritt, nur die Wirkung, zu ermöglichen, daß die Ausgangsstufe auf die.Größe der Bremsverzögerung ansprechen kann, die von dem oberen S^haltungszweig in ein entsprechendes Signal umgesetzt wird.".. -■" , ----- -

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Die Räder werden weiterhin aufgrund der Trägheit der Einrichtung abgebremst, nach einer bestimmten Zeitdauer der Bremsverzögerung, die von dem angewendeten Druck und von anderen Parametern der hydraulischen Anlage abhängt, wird die Drehzahl der Räder erhöht. Während dem zweiten, dritten und vierten Abschnitt des Arbeitszyklus bleiben die Bremsen aufgrund der Rückkopplung unbetatigt und zwar bis zu dem Zeitpunkt, an dem die zeitliche Änderung der Beschleunigung einen Schwellenwert erreicht, der an der Schwellen wert-Sohaltstufe 118 eingestellt ist. Bei diesem bestimmten S:;hwe lenwert schaltet die Einrichtung um, und betätigt erneut die Bremsen, um die Änderung der Beschleunigung der Räder zu vermindern und schließlich die Bremsverzögerung der Räder einzuleiten. Aufgrund dieses Schaltvorganges kann auch das Gatter ansprechen, wenn an der Schwellenwert-Schaltstufe 104 die Bremsverzögerung den vorbestimmten Wert erreicht. Wenn der vorbestimmte Wert der Bremsverzögerung erreicht ist, geht der Betrieb der Schaltung wiederum auf die Schwellenwert-Schaltstufe 104 über, um den Bremsdruck zu entlasten.

Aus der in Pig. 5 gezeigten Tabelle ist zu ersehen, daß während des ersten Abschnittes das Ausgangssignal sich von Null bis zu einem ersten Wert ändert, der am Ausgang einen Übergang des Bremsdruckes von dem betätigten in den entlasteten Zustand anzeigt.In den Abschnitten 2, J und 4 ist der Bremsdruck entlastet, was aus den Vorzeichen der Beschleunigung und der zeitlichen Änderung der Beschleunigung hervorgeht, die beide ein negatives Vorzeichen in dem zweiten Abschnitt haben, gleich Null bzw. negativ im dritten-Abschnitt und positiv bzw. negativ im vierten Abschnitt sind. In

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dem fünften Abschnitt ist jedoch^ die- Beschleunigung und die negative zeitliche Ableitung der Beschleunigung positiv, so daß sich wegen der Ausführung des Gatters 124 ein Ausgangssignal gleich Null ergibt. Durch dieses Signal wird der Ausgangsverstärker abgeschaltet und die in der Endstufe 128 enthaltene Spule gibt ihren beweglichen Anker frei, so daß der Bremsdruck erneut angewendet wird.

In Fig. 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgernäßen Schalteinrichtung gezeigt, wobei das in Pig. β gezeigte Blockschaltbild im einzelnen ausgestaltet ist. Wie bei Fig. β erzeugt ein Signalgenerator l40, der mit einem der Räder gekoppelt ist, die abgetastet werden sollen, ein Ausgangssignal mit einem Kennwert, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Öiu.nalamplitude ist, der proportional zu der Drehzahl des Rades ist. Dieses Ausgangssignal wird über einen Vollweg-Brüekengleichri'-hfer 142 einem Summierwiderstand 144 zugeführt, der mit einem Ende an dem Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters 142 und dessen anderes Ende an dem Knotenpunkt 146 angeschlossen ist.

Dan andere Hinterrad des Kraftfahrzeuges weist ebenfalls einen Fühler 150 auf, der auf ähnliche Weise ein Geschwindigkeitssignal erzeugt, dessen Amplitude in Auhängigkeit von der Drehzahl des Rades variiert. Dieses Ausgangssignal wird über einen zweiten Brückengleichrichter I5I einem zweiten Summierwiderstärid 153 zugeführt, dessen oberes Ende mit dem Knotenpunkt 146 verbunden ist und dessen unteres Ende an dem Gleichrichter I5I angeschlossen

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Wie in Fig. 6 sind die Widerstände 144, 153 auf bekannte Weise als Summierstufe geschaltet.

An den Summierwiderständen 144, 15^ wird eire Spannung erzeugt, die der Summe der Drehzahlen der beiden Räder entspricht. Der Mittelpunkt 146 gibt eine Gleichspannung ab, die proportional zu der mittleren Drehzahl der beiden Räder ist. Diese Spannung an dem Mittelpunkt 146 wird in einem Punktionsverstärker .148, der einen Rückkopplungskondensator 157 und einen Widerstand 152 einschließt, verarbeitet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 148 wird einem weiteren Knotenpunkt 154 zugeführt.

Die Ausgangssignale an dem Knotenpunkt 154 werden an einen Schalt zweig 156 zur Erzeugung eines der Beschleunigung entsprechenden Signales und einem weiteren Schaltzweig I58 zugeführt, in dem der zeitlichen Änderung der Beschleunigung entsprechende Signale erzeugt werden. Insbesondere weist der Schaltungszweig I56 die Differenzierstufe ΙβΌ auf, die einen Widerstand ΐβ2 und einen Kondensator 164 enthält. Die Widerstand-Kondensator-Kombination bildet eine Differenzierstufe, die am Ausgang ein Beschleunigungssignal in Übereinstimmung mit dem mathematischen Ausdruck in dem Block 100 (Fig. 6) erzeugt. Die Stufe ΙβΟ weist eine Verzögerung auf, um Rauschsignale aus der Schalteinrichtung auszufiltern. Das Ausgangssignal der Differenzierstufe I60 wird einer Schwellenwert-Schaltstufe 166 zugeführt, die am Ausgang einen NPN-Transistor 168 und eine Vorspannungsstufe für die Basis des Transistors I68 aufweist. Die Vorstufe für den Transistor weist

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zwei Dioden 170, 172 und einen Spannungsteilerkreis mit den Widerständen 174., 176 auf.

Die Widerstände 174, I76 liegen einerseits an Erde und andererseits sind sie über einen Widerstand l84 und einen Leiter 182 an dem auf einen Potential von 10 V liegenden Eingangseinschluß l3o angeschlossen. Der Mittelabgriff des Spannungsteilers ist mit dem Punkt zwischen den Dioden I70, 172. verbunden. Auf diese Weise wird der Arbeitspunkt des Transistors I68 durch die Größe der Widerstände 174, I76 gewählt. Dieser Arbeitspunkt entspricht dem Punkt D, der im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erwähnt wurde. Das Ausgangssignal der Stufe I66 wird einem UND-Gatter mit den Dioden 192, 194 über einen Ausgangsleiter 196 zugeführt.

In dem Schaltungszweig 158, in dem die zeitliche Ableitung der Beschleunigung gebildet wird, ist eine Differenzierstufe 200 vorgesehen, die einen Kondensator 202 und einen Widerstand 204 aufweist. Die Differenzierstufe 200 erzeugt ein Ausgangssignal, das gleich der negativen ersten Ableitung des Geschwindigkeitssignales nach der Zeit (Beschleunigung) ist, das an dem Knotenpunkt 154 liegt. Das Signal weist eine vorbestimmte Zeitverzögerung auf. Die Stufe 200 erzeugt ein Ausgangssignal, das durch den mathematischen Ausdruck in dem Block 110 (Fig. 6) beschrieben wird.

Das Ausgangssignal der Stufe 200 gelangt zu einem Funktionsverstarker 206,' der-einen Rückkopplungswiderstand 208 und einen

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Rückkopplungskondensator 210 aufweist. Das Ausgangssignal- des Ver stärkers 20β wird einer dritten Differenzierstufe 212 zugeführt, die einen Widerstand 214 und einen Kondensator 2l6 aufweist. Die Stufe 212 leitet aus dem Geschwindigkeitssignal, das an dem Knotenpunkt 154 anliegt, ein Signal ab, das der negativen Ableitung des Beschleunigungssignals nach der Zeit entspricht und eine vorbestimmte Zeitverzögerung aufweist. Das Ausgangssignal der Stufe 112 wird durch den mathematischen Ausdruck in dem Block 114 (Fig. 6) beschrieben.

Das Ausgangssignal der Stufe 212 wird in einer Schwellenwert-Schaltstufe 2l3 weiter verarbeitet, die im wesentlichen der irr: Zusammenhang mit der Schaltung 166 beschriebenen Stufe ist, wobei jedoch gewisse Schaltelemente abgewandelt sind, um den Schwellenwert in der gewünschten Weise variieren zu können. Dieses S-hwellenwert-Niveau wird zusammen mit einer Rückkopplungsschaltung ver· wendet, die weiter unten beschrieben wird und die zum Abtasten des Signalpegels an der Ausgangsstufe dient. Insbesondere wird das Ausgangssignal der Stufe 212 einem am Ausgang liegenden NPN-Transistor 220 zugeführt, der durch ein Diodennetzwerk aus einer ersten und einer zweiten Diode 220, 224 und ein Widerstandsnetzwerk mit den Widerständen 226, 228 angesteuert wird. Dem Transistor 220 wird die Gleichstromeingan^sleistung an dem Eingangsanschluß 232 über einen Leiter 2^4 und "den Widerstand 2jj6 zugeführt. Ebenso wie das Ausgangssignal der Schaltung 156 wird das Ausgangssignal des Transistors 220 dem Gatter 190 zugeführt, insbesondere der Diode 194.

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Die Schaltung 158 unterscheidet sich von der Schaltung I56 durch die Verwendung eines Rückkopplungssignales von dem Ausgangsverstärker 240. Insbesondere ist ein Widerstand 242 mit dem Ausgang des Verstärkerkreises durch einen Leiter 244 und mit dem Verbindun^spunkt zwischen den beiden Widerständen 226, 228 durch einen Leiter 246 verbunden. Die Vorspannung des Transistors 220 durch die Diode 222 kann daher in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal, das an dem Ausgangsverstärker 240 erzeugt wird, so daß der Betrieb des Transistors 220 entsprechend geändert wird. Der untere Schaltungszweig ist daher während des zweiten, dritten und vierten Abschnitts gesperrt und der oba^eSchaltungszweig ist während des ersten Abschnittes eingeschaltet, so daß er anspricht, wenn die Schwellenwert-Schaltstufe das vorbestimmte Bremsverzögerungssignal aufnimmt.

Der Ausgangsverstärker weist einen Treibertransistor 250 auf, dessen Leitfähigkeit durch das Gatter I90 gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Transistors 250 wird einem Darlington-Schaltkreis 256 zugeführt, der zwei auf bekannte Weise geschaltete komplementäre Transistoren 258, 260 aufweist. Das Ausgangssignal des Verstärkerkreises 256 wird zur Steuerung der Betätigung der Ausgangs-Relaiswicklung 264 verwendet, wobei die Wicklung den Bremsdruck steuert.

Im Betrieb wird die Drehzahl der Räder durch die Fühler l40, I50 abgetastet und ein Gleichstromsignal an dem Knotenpunkt 154 er- ;

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1 .q 1 3 u

zeugt, das proportional zu der mittleren Drehzahl der beiden Räder ist, wie sie von den Fühlern l40, 150 abgetastet wird. Während des ersten Abschnittes wird das Bremsverzögerungssignal einem Transistor I68 zugeführt und, wenn das Signal einen vorbestimmten Bremsverzögerungswert erreicht, wird der Transistor 168 nicht lei tend. Dieses positive Signal an dem Kollektor des Transistors I68 wird an das Gatter 190 weitergegeben und bewirkt, daß das Gatter I90 den Transistor 250 einschaltet. Wenn der Transistor 250 leitet, werden auch die Transistoren 258, 260 lei tend, so daß die Ausgangswicklung 260 mit Strom versorgt wird. Vor Erreichen des Schwellenwertes war das in dem Schaltkreis I56 in dem ersten Abschnitt erzeugte Signal mit dem Signal verknüpft, das in dem Schaltkreis I58 erzeugt wurde, so daß als Ausgangssignal ein logisches Null erzeugt wurde. In diesem Fall sind die Ausgangstransistoren 250, 258, 260 nicht leitend und die Spule 264 ist entregt.

Während des zweiten Abschnittes erreicht das von der Differenzierstufe 212 erzeugte Signal, daß die zeitliche Änderung der Beschleunigung darstellt, das vorbestimmte Niveau für den Transistor 220, um seinen Leitungszustand von dem im Abschnitt 1 herrschenden Zustand ausgehend umzuschalten. Der untere Schaltungszweig 158 bleibt während des zweiten, dritten und vierten Abschnitts in seinem Zustand. Das Ausgangssignal des oberen Schaltungszweiges wird jedoch umgeschaltet, da die Beschleunigung ihr Vorzeichen umkehrt, wenn das Rad,das abgebremst wurde, nunmehr beschleunigt wird, wie es in dem vierten Abschnitt ange-.

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deutet ist. Wahrend des fünften Abschnittes sind die Transistoren l6Q, 220 leitend, um das zum Ausschalten der Transistoren 250,
25δ und 260 notwendige Ausgangssignal zu schaffen, wobei die Spul 264 entregt wird. Wie oben beschrieben wurde, hält das Rückkopplungssignal an dem Widerstand 242 die Ausgangstransistoren in
ihren leitenden Zustand, bis die zeitliche Änderung der Beschleunigung zusammen mit der in den Differenzierstufen 200 und 212 vorgesehenen Zeitverzögerung den Transistor 220 in seinen leitenden
Zustand umschaltet. Dieser Zustand dauert bis zu dem ersten Abschnitt an, wenn die Bremsverzögerung der Räder einen vorbestimmten Wert erreicht.

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Claims

Patentansprüche

Iy Bremskraft-Regeleinrichtung für ein Fahrzeug mit einer Bremseinrichtung, um eine Bremskraft auf wenigstens ein Rad des Fahrzeuges auszuüben, und mit einer Steuer-Schaltungseinrichtung, zum zyklischen Betätigen der Bremseinrichtung, gekennzeichnet durch Fühler (70,80) zum Abtasten der Winkelgeschwindigkeit der Räder, eine erste Schaltungsstufe (100), in der eii die Beschleunigung darstellendes Signal in Abhängigkeit von der abgetasteten Geschwindigkeit abgeleitet wird, zweite Schaltungsstufen (110,114), in denen die zeitliehe Ableitung des Besehleunigungssignales gebildet wird, wobei die Beschleunigung aus der gemessenen Geschwindigkeit abgeleitet wird, eine erste Sehwellenwert-Schaltstufe (104), die mit der ersten Schaltungs stufe (lÖO) zur Erzeugung eines ersten Steuersignales verbunden ist* %f<3~nn das einen vorbestimmten, an der ersten Schwellen-

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fs

wert-Schaltstufe (104) einstellbaren Schwellenwert erreicht und durch eine Ausgangs-Steuereinrichtung (124,126), die das Beschieunigungssignal und das Signal der zeitlichen Ableitung der Beschleunigung verknüpft und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Arbeitsweise der Steuerschaltung während wenigstens einem Abschnitt des Bremszyklus steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschnitt des Bremszyklus derjenige gewählt wird, in dem die Bremskraft ausgeübt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsstufe (lOO) ein Signal erzeugt, das wenigstens einen Abschnitt einer vorbestimmten ersten Charakteristik aufweist, und daß die zweite Schaltungseinrichtung (110,114) ein Signal erzeugt, das eine zweite Wellencharakteristik aufweist, und daß das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Koinzidenz der ersten und zweiten Charakteristik erzeugt wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der erste charakteristische Kennwert die Polarität des Signales ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daä der zweite Kennwert die änderung'der Polarität des Signales ist.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssteuereinrichtung ein Ausgangsgatter (124) aufweist, das mit der ersten Schwellenwert-Schaltstufe (104) und der zweiten Schaltungsstufe (110,114) verbunden ist, und daß das Gatter (124) ein Ausgangssignal erzeugt, das von dem ersten Kennwert, der den Beschleunigungszustand des Rades anzeigt, und von dem zweiten Kennwert abhängt, der die Änderung der Polarität der zeitlichen Ableitung des Beschleunigungssignales anzeigt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsstufe eine erste Differen- zierstufe (100) aufweist, die mit dem Geschwindigkeitsfühler (7O,8o) zur Ableitung eines Beschleunigungssignales verbunden

ist, das bei einer Änderung der Geschwindigkeit durch den d

Ausguck

CS

dargestellt wird, und daß die zweite Schaltungsstufe eine zweite Differenzierstufe (Il4) aufweist, um die zeitliche Änderung des Beschleunigungssignales, das eine

^OQ dargestellte Kennlinie aufweist,

durch den Ausdruck

TS+1

in Abhängigkeit von der zweiten zeitlichen Ableitung der Radgeschwindigkeit zuleiten, und daß das Ausgangsgatter (124) auf die erste und die zweite Differenzierstufe (100, 114) anspricht und das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der vorbestimmten Polarität des Beschleunigungssignales und einer

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Änderung der Polarität in der zweiten Ableitung der Geschwindigkeit erzeugt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekenn-22ichnet, daß das Ausgangsgatter (124) auf die erste Schwellenwert-Schaltstufe (104·) während eines ersten Abschnittes des Bremszyklus und auf die miteinander in Beziehung gesetzten Signale während eines zweiten Abschnittes des Bremszyklus anspricht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt in der Zeitdauer des Bremszyklus liegt ₃ in der die Bremsverzögerung auftritt, und daß das Ausgangsgatter (124) auf eine bestimmte Größe der Brems-

. verzögerung während des ersten Abschnittes anspricht, daß der zweite Abschnitt in der Zeitdauer des Arbeitszyklus liegt, in der die Drehzahl des Hades zunimmt_s und daß das Ausgangsgatter (124) auf das erste Signal anspricht, das von den ersten Sehaltstufen erzeugt wird.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schwellenwert-Schaltstufe (1X8) mit der zweiten Schaltungsstufe (110,114) zur Erzeugung eines zweiten Steuersignales verbunden ist, das von der zeitlichen Ableitung des Beschleunigungssignales abhängt, wobei eine Einrichtung zum Einstellen des Sehwellenwertes vorgesehen ist, urr das Ansprechen der zweitem Schwellenwert-Schaltstufe (118) zu

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verändern, und daß aufgrund dieser Veränderung die zweite Schwellenwert-Schaltstufe (ll8)eine Torstufe für das die zeitliche Ableitung der Beschleunigung darstellende Signal bildet

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung (lj50) .mit der Ausgangssteuereinrichtung (126) und den veränderlichen Einstellmitteln für den Schwellenwert verbunden ist, um den variablen Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal zu verändern.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwellenwert-Sehalt stufe eine Steuer bare Halbleiterschaltstufe aufweist, die mit der ersten Schal-»- tungsstufe verbunden ist, und daß die Einstelleinrichtung die Halbleitereinrichtung vorspannt und das Ansprechen auf die zeitliche- Ableitung des Beschleunigungssignales durch die Hableitereinrichtung ändert.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Schwellenwert-Stelleinrichtung ein Diodennetzwerk mit einem festen Vorspannungsnetzwerk aufweist, und daß die Rückkopplung damit verbunden ist, daß das feste Vorspannungsnetzwerk die Halbleitereinrichtung während des ersten Abschnittes des Arbeitszyklus steuert und daß das Rückkopplungsnetzwerk die Halbleitereinrichtung während des zweiten Abschnittes des Arbeitszyklus steuert»

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14. Einrichtung nach einem äer Ansprüche 1 bis Ij5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitereinrichtung einen Transistor (250) aufweist, dessen Basis mit dem Diodennetzwerk (222,224) verbunden ist, daß die Ausgangssteuereinrichtung ein Diodennetzwerk mit einer ersten und einer zweiten Diode (192,194) aufweist, wobei die erste Diode mit der ersten Schwellenwert-Schaltstufe (104) und die zweite Diode (194) mit der zweiten Schwellenwert-Schaltstufe (ll8) verbunden ist und die erste und zweite Diode (192,194) die beiden Signale miteinander in Beziehung setzen.

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