DE1949709A1

DE1949709A1 - Einrichtung zum Erkennen der Verzoegerung von Fahrzeugraedern

Info

Publication number: DE1949709A1
Application number: DE19691949709
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Christ; Wilhelm Dr Dipl-Ing Vogel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-10-02
Filing date: 1969-10-02
Publication date: 1971-04-08
Also published as: CH518204A; CH516424A; FR2031057A5; FR2031058A5; GB1306699A; DE1949708A1

Description

194-799

E. 9565
18,8.1969 Chr/Sz

Anlage zur

Patent- Täiid Anmeldung

R 0 B E R T . BOSO H GHBH, Stuttgart W, Breitscheidstr.

Erkenn on der Verzögerung von Fahrzeugrädern

Die Erfindung Lοzieht sich auf eine Einrichtung zum Erkennen der Winkel gcschviJaidiglaiitsäiiderung von rotierbaren Körpern, insbesondere von Rädern von Fahrzeugen, wobei jedem Fahrzeugrad ein Geber zugeordnet ist, der eine von der Eadumfangsge-Kchwindigkeitabhängige Auagangsgröße abgibt, und betrifft iii.olKi.^r;ondcro eine Einrichtung, die eü gestattet, verschleißfrei einen üborin.^:i.ijigen Schlupf von Fahrzeugrädern festzustellen. .

Beim khhz'ornucn von in FaTirt befindlichen Kraftfahrzeugen muß darauf geachtet werden, daß die Räder nicht blockieren, weil sie dann auf dc7· Fahrbahn gleiten. Der Reibungskoeffizient

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zwischen einein gleitenden Rad und der Fahrbahn ist erheblich geringer als der Reibungskoef f izient zwischen einem noch rollenden Rad und der Fahrbahn. Aber auch aus Gründen der Fahrsicherheit muß ein Blockieren der Räder verhindert werden, v/eil sonst das Fahrzeug leicht ins Schlciidern geraten kann. Ein Rad 'wird immer dann blockiert, wenn die durch den Anpreßdruck zwischen der Bremsbacke und der Bremstrommel oder Bremsscheibe erzeugte, vom Rad auf die Fahrbahn in Fahrzeuglängsrichtung · zu übertragende Kraft größer wird als die von dem Reibungskoeffizient zwischen Rad und Fahrbahn abhängige und der Belastung des Rads proportionale größte mögliche Haftreibungskraft. · ,.'.·· -■■■.

Beim Bremsen eines Fahrzeugs auf der Fahrbahn werden durch die Verzögerung des Fahrzeugs die Hinterräder entlastet, die Vorderräder belastet. Um au vermeiden, daß die Hinterräder blockieren, muß'daher die auf sie wirkende Bremskraft im Vergleich zu der auf die Vorderräder wirkenden Bremskraft Verringert werden«

Die bei Fahrzeugbremssystemen gegebenen Probleme treten grundsätzlich auch bei Fahrzeugantriebssystemen auf. Bei Straßenfahrzeugen kann das Durchdrehen der Antriebsräder einen Schleudervorgang einleiten; bei Schienenfahrzeugen können erhebliche Zeitverluste in der Beschleunigungspliase eintreten, wenn die Antriebsräder durchdrehen.

Es sind Bremskraftregelsysteme zum Abfangen und Ausregeln von Rutschvorgängen bekannt, bei denen die Hadbreinsen automatisch in Abhängigkeit von einer übermäßigen- Verzögerung der Raddrehung auslösen. Eine solche Verzögerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rads zeigt nämlich einen beginnenden Rutschvorgang an. Es sind auch elektrische Impulsgebor bekannt, die ein

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durch die Relativbewegung zwischen einer Schwungmasse und der Antriebswelle'des. Rads bei übermäßiger Beschleunigung oder Verzögerung betätigten, einen elektrischen Impuls abgebendes KontaktelcKiont enthalten.

Alle diene bekannten Anordnungen haben den Rachteil, daß der die übermäßige Verzögerung oder Beschleunigung signalisierende Geber nicht verschleißfrei arbeitet. Außerdem haben diese Anordnungen den Kächtoil, daß nie mit einer nicht zu vernachlässigenden Zeitkonotanten behaftet sind, also bei-einem beginnenden Rutschvorgang nicht veraögerungsfrei auf das Brems- oder Antriebssystem einwirken können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe z\jgrunde, eine Einrich-tung zum Erkennen der Gefahr:der Verzögerung von Fahrzeugrädern zu schaffen, die verschlcißfrei und praktisch verzögegmigsfrei arbeitet und die ein starkes Signal an eine Auswertes tul'c abgibt.

Räch der Erfindung wird dies bei einer eingangs erwähnten Einrichtung dadurch erreicht, daß der Geber ein mit dem Fahrzeugrad kuppelbares, -vorzugsweise scheibenförmig ausgebildetes Geberrad aus elektrisch, leitendem Material enthält, in der Hähc des ILnf angsbereiclis des Geberrads eine erste nicht mit dem GebCDM-ad. rotierende Spule., angeordnet ist, in Umfangsrichtung des Geberraxls beiderseits der ersten Spule eine zweite bzw. eine dritte Spule vorgesehen ist und die erste, die zweite und die dritte Spule auf drei Schenkeln eines vorzugsweise E-föi-migen, zum Geberrad hin geöffneten Kerns aus magnetisch weichem Material angeordnet sind.

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Eine besonders gute"Wirkung wird erzielt, wenn in weiterer Ausgestaltung dei¹ Erfindung die erste Spule an eine Gleichspannungsquelle, vorzugsweise an einen von einer Fahrzeugbatterie gespeisten Konstanter, anschließbar ist und der Wickelsinn der Wicklung der didtten Spule entgegengesetzt zu dem V/ickelsinn der Wicklung der zweiten Spule ist und daß die Wicklung der zweiten und die Wicklung der dritten Spule in Serie geschaltet sind.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige- Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels , das eine Einrieb,tun;: 2.11:1 ?.--r;cln der Bremskraft zeigt, näher beschrieben und erläutert. '

Es zeigen:

Fig. 1 eine Fahrzeugbremsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erkennen des Schlupfs, und

Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung einer· Einr: r; -,'"·■ zum Erkennen des Schlupfs mit einem Geberrad und. einer Spulenanordnung.

Fig"» 1 zeigt ein Fahrzeugrad 1.1 , das auf einer Stroßonoberfläche 12 abrollt. Das Fahrzeugrad 11 ist mit der Radachse 13 verbunden; auf der Radachse I3 ist eine Bremsscheibe 14 angebracht. Eine Bremszylinderanordnung 15 steht-über ein Gestänge 16, an dem die Bremsb3.ckcn 17 angeordnet sind-, in bekannter Weise mit der Bremsseheibe 14 in Wirkverbindimg. An einen mechanischen Eingang eines Gebers 18 ist die Fahrzeugachse 13 angeschlossen, an einen elektrischen Ausgang des Gebers 18 der Eingang einer Auswerteschaltimg 19. Bor Ausgang der Auswerteschaltung 19 ist mit einem ersten Eingang der Bremszylinderanordnung 15 verbunden; mit einem zweiten Eingang der Bremszylinderanordnung 15 ist ein Ausgang einer Brcmskraftgeberanordhung 21 verbunden. Die Bremskraftgeberanord-

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nung 21 enthält beispielsweise einen Druckzylinder, die Verbindungsleitung zwischen der Bremskraftgeberanordnung 21 und der Bremszylinderanordnung 15 ist dann vorzugsweise als ein Druckmittel führender Schlauch ausgebildet. Die Bremskraftgeberanordnung 21 steht --Vorzugspreise über ein weiteres Gestänge 22 - mit dem Bremspedal 23 in Verbindung; das Bremspedal 23 ist am Fahrzeugchassis 24 verstellbar angeordnet.

Will der Fahrer eines Fahrzeugs, das die in Fig. 1 beschriebene Fahrzeugbremsanordnung enthält, dieses Fahrzeug abbremsen, so drückt er auf das Bremspedal 23· Der Bremspedaldruck wird über das Gestänge 22 und die Brercskraftgeberanordnung an die Fahrzeugräder weitergegeben-. Insbesondere wird über die Bremszylinderanordnung 15, das Gestänge 16 und die Bremsbakkeii 17 eine Bremskraft auf die Bremsscheibe 14 ausgeübt und so über die Radachse 13 das Fährzeugrad 11 verzögert. Durch zu scharf03 Bremsen kann das Fahrzeugrad 11 blockieren, so daß es auf der Straßenoberfläche 12 nicht mehr abrollt, sondern gleitet. Dieses Gleiten hat die oben geschilderten Nachteile zur Folge. Der mit der Fahrzeugachse 13 gekuppelte Geber 18 erzeugt nun eine Spannung, deren Höhe von der Verzögerung des Fahrzeugrads 11 abhängig ist. Die Höhe dieser Spannung mißt die Auswcrtcs-chaltung 19· Überschreitet die Höhe der vom Geber 18 erzeugten Spannung einen bestimmten vorgegebenen Wert, dann gibt die Auswarteschaltung 19 ein Signal an die Bremszylinderanordnung 15 ab, das eine Verminderung der von den Bremsbacken I7 auf die Bremsscheibe 14 ausgeübten Bremskraft veranlaßt.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Geberanordnung. Auf einer Achse 26 ist ein Geberrad 27 aufgebracht. Das Geberrad 27 ist inLt einem Fahrzeugrad 11 mechanisch gekuppelt und mit ihm synchron drehbar. Das Geberrad 27 besteht aus

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elektrisch, gut leitendem Material, ζ. Β. Aluminium. Parallel zur Achse 26 und senkrecht auf dem Geberrad 27 stehend ist ein vorzugsweise E-föraiger, zum Geberrad 27 hin geöffneter Kern angeordnet, dieser Kern 28 ist mit dem Fahrzeugchassis fest verbunden. Das Geberrad 27 ist frei über den offenen Schenkeln des Kerns 28 drehbar. Auf der dem Kern 28 abgevandten Seite des Geberrads.27 ist zum Verringern des magnetischen Widerstands ein Vorzugsweise I-förmiges Joch 29 so angeordnet,

fe daß es die drei Schenkel des Kerns 28 im wesentl.i chen überspannt. Auch das Joch 29 ist mit dem Fahrzeugchassis fest verbunden, und es berührt das Geberrad 27 nicht. Auf dem iiittle- =. ren Schenkel 33- des Kerns 28 ist eine erste Spule 32 angebracht. Die Wicklung dieser ersten Spule 32 ist an des Ausgang eines Konstanters 33 angeschlossen; der Eingang dieses Konstanters 33 steht mit der Fahrzeugbatterie 34- in Verbindung» Auf den einen seitliehen Schenkel 35 des E-Kerns 28 ist eine zweite Spule 36 aufgebracht, während auf dem anderen Schenkel 37 .die •dritte Spule 38 angeordnet ist. Der Wickelsinn der dritten Spule 38 ist entgegengesetzt gerichtet zu dem Wickelsirm der - zweiten Spule 36, die beiden Wicklungen 36, 33 sind in Reihe geschältet. Das eine Ende der Serienschaltung der beiden Viele-.'

" lungen 36, 38 liegt am Fahrzeugchassis, das andere Ende am Eingang eines Verstärkers 39« Der Verstärker 39 enthält beispielsweise eine einstufige Transistorverstärkereinheit. Der· Ausgang des Verstärkers 39 führt an eine Ausgangsklemme 40 der erfindungsgemäßen Geberanordnung.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Geberanordnmig ist folgende: Da die Spannung der Fahrzeugbattex'ie 34· im Verlauf des Beti-iebs des Kraftfahrzeugs starke Schwankungen aufweist, wird sie mit Hilfe des Konstanters 33 auf einen konstanten Wert gebracht. Aus dem Konstanter 33 fließt ein Strom in die erste Spule 32, dadurch wird in dem mittleren Schenkel 31 des

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E-Kerno 28 ein magnetisches Feld aufgebaut. Dieses magnetische Feld schließt sich über das I-förmige Joch 29 zu den beiden äußeren Schenkeln 35» 37 des E-Kerns 28. Das Hagnetfeld durchsetzt dabei das Geberrad 27 hauptsächlich zwischen dem mittleren Schenkel 31 und den E-Kern 28 und zwischen "-dem Joch 29 und den äußeren Schenkeln 35 bzw. 37· Dreht sich nun das Geberrad 27, so werden in ih:n Wirbelströme erzeugt. Diese Virbelströne haben nun ihrerseits ein weiteres' Hagnetfeld zur Folge, das sich dein ursprünglichen, durch die Spule 32 erzeugten Magnetfeld überlagert. Dieses weitere Magnetfeld verläuft im wesentlichen diircli das I-förmige Joch 29, den Schenkel 36, das Mittelstück und den Schenkel 35 des Kerns 28 wieder zurück zum I-förmigen Joch 29· Solange sich das Geberrad 27 gleichförmig dreht, bleibt auch das weitere Magnetfeld konstant, und es wird in den Spulen 36, 38 keine Spannung induziert. Wenn jedoch das Geberrad 27 beschleunigt oder verzögert -wird, ändert sich das weitere Hagnetfeld, und diese Änderung erzeugt in bekannter V/eise in jeder der Spulen 36, 38 eine Spannung. Da die Wicklung der dritten Spule 38 zu der Wicklung der zweiten Spule 36 entgegengesetzt geschaltet ist, addieren sich die beiden in den Spulen 36, 38 erzeugten Spannungen. Eine Spannung \d.rd nur dann induziert, wenn sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Geberrads 27 ändert, wenn also die Rotation des Geberrads 27 beschleunigt oder verzögert wird» Beispielsweise entsteht während der Beschleunigung des Geberrads 27 ein positiver Spannungsimpuls, bei Verzögerung des Geberrads 27 dann ein negativer Spannungsimpuls. Je nach Dimensionierting der Geberanordnung liegt die Höhe der erzeugten Spannung im Bereich von 0,1 bis 1,0 Volt. Die in den Spulen 56, 38, erzeugte Spannung wird dem Eingang eines Verstärkers 39 zugeführt, die an der Ausgangsklemme 40 des Verstärkers zur Verfugung stehende Ausgangsspannung reicht bereits aus, di^ Magnetventile einer Fahrzeugbremsanordnung au steuern. "■_ .

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Wie sich. leiciLt zeigen laßt, ist die Aus gangs spannung der erfindungsgemäßen Geberanordnung genau proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Geberrads 27, also proportional der Winkelbeschleunigung des Geberrads 27, und damit proportional zur Inderungsgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit eines mit dem Geberrad 27 gekuppelten Pahrzeugsrads 11.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel ist sie verwendbar in einer Einrichtung zum Erkennen der Verzögerung von Fahrzeugrädern, mit deren Hilfe insbesondere die übermäßige Verzögerung eines oder mehrerer Räder eines Kraftfahrzeugs festgestellt v/erden soll. Es handelt sich dabei um eine Blockierschutzeinrichtung. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann aber auch Verwendung finden bei einer Vorrichtung zum Regeln der Antriebskraft von Fahrzeugrädern, beispielsweise bei Schienenfahrzeugen. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Einrichtung auch geeignet als ■Winkelbeschleunigungsmeßgerät zur Kontrolle der Punktion der ■in einem Kraftfahrzeug eingebauten Bremsen. Die Kontrolleinrichtung umfaßt ein in das Armaturenbrett eingebautes Meßgerät. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs kann dann bei jeder Bremsung feststellen, ob die einzelnen Räder seines Fahrzeugs die erforderlichen Verzögerungswerte aufbringen. Ein Nachlassen der Bremskraft tritt beispielsweise nämlich dann auf, wenn die Bremstrommeln oder Bremsscheiben bei einer längeren Regenfahrt naß geworden sind und die Bremsbacken auf dem Bremsbelag gleiten; bei längeren Bergfahrten tritt ein-zunehmendes Fading auf, ein rechtzeitiges Erkennen dieses Fadings kann große Folgeschäden verhindern. Auch bei stationären Anlagen zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit von Fahrzeugbremsanordnungen kann die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist außerdem bei automatischen

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Differentialsperren verwendbar, nämlich Einrichtungen, die das Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs sperren, sobald eines von zwei angetriebenen Bädern durchdreht, beispielsweise auf Glatteis oder auf Sand.

Die erf indungsgemäße Einrichtung zum Erkennen der Vinkelgeschwindigkeitsänderung von rotierbaren Körpern, insbesondere von Fahrzeugrädern, gestattet es, mit einem geringen Aufwand

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auf betriebssichere Veise Informationen über dievümfangsgeschwindigkeit eines JVahrzeugrads zu erhalten; der Geber dieser Einrichtung arbeitet verschleißfrei.

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Claims

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Ansprüche

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/ 1.1 Einrichtung zum Erkennen der Vinkelgeschwindigkeitsänderuiig ^^ von rotierbaren Körpern, insbesondere von Rädern von Fahrzeugen, wobei jedem Fahrzeugrad ein Geber zugeordnet ist,

^ der eine von der Radumfangsgeschwindigkeit abhängige Ausgangsgröße abgibt, dadurch gekennzeichnet_} daß der Geber ein mit dem Fahrzeugrad (11) kuppelbares, vorzugsweise scheibenförmig ausgebildetes Geberrad (27) aus elektrisch " leitendem Material enthalt, in der Nähe des TJmfangsbereichs des Geberrads (27) eine erste nicht mit dem Geberrad (27) rotierende Spule (32) angeordnet ist, in TJmfangsrichtung des Geberrads (27) beiderseits der ersten Spule (32) eine zweite (36) bzw. eine dritte (38) Spule vorgesehen ist und die erste (32), die zweite (36) und die dritte (38) Spule

™ auf drei Schenkeln (31, 35? 37) eines vorzugsweise E-förmigen, zum Geberrad (27) hin geöffneten Kerns (28) aus magnetisch weichem Material angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß die erste Spule (32) an eine GIeichspannungsquelle (33), vorzugsweise an einen von einer Fahrzeugbatterie (340 gespeisten Konstanter, anschließbar ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelsinn der Wicklung der dritten Spule (38) entgegengesetzt zu dem Wickelsinn der Wicklung der zweiten Spule (36) ist und daß die Wicklung der zweiten (36) und die Wicklung der dritten (38) Spule in Serie geschaltet sind.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen der Schenkel (31, 35, 37) des Kerns (28) parallel zu der Grundfläche und in ' räumlicher Nähe des Geberrads (27) angeordnet sind und daß der zweite Schenkel (35) vom ersten Schenkel (31) und der dritte Schenkel (37) vom ersten Schenkel (31) den gleichen Abstand aufweisen.
5· Einrichtung nach. Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verringern des magnetischen Widerstands ein nicht mit dem Geberrad (27) rotierendes Joch (29) aus magnetisch weichem Material, vorzugsweise in Gestalt eines I-Kerns, parallel zu der Deckfläche und in räumlicher Nähe des Geberrads (27) im wesentlichen die Schenkel (31, 35, 37) des Ε-Kerns überspannend vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer

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Vorrichtung zum Hegeln der Bremskraf t vom Pahrzreugbremsanordnungen, insbesondere· als BlocMerschutzeinrichtung "bei Kraftfahrzeugen.

7· Einrichtung nach, wenigstens einem der· Ansprüche 1. "bis 5,< gekennzeichnet diircli die Ferwendtmg; "bei einer* Torrieiiikuttg ZTiEEL Regeln der= Jn"brie"bs]craf"-fe von P^:ahxzeTLtgrädern:_t insbesondere "bei S citienenfahr zeugen-

8»,Einrichi7ung nacli vfenigstens einem der Ansprüche 1 Ms 5» gekennzeichnet durch die Verwendung "bei einer mobilen Einrichtung zur Kontrolle der 3?unktionsf ähigkeit .von Fahr-ζ eughr ems anordnungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Messen der Verzögerung der einzelnen Pahrzeugräder.

9· Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 Ms 5, gekennzeichnet durch die Verwendung "bei einer stationären Einrichtung zur Eontrolle der Punktionsfähigkeit von 3?ahr-• zeugbrems anordnungen, insbesondere in Überwachungsstationen zum Messen der Verzögerung von einzelnen Hadern von Kraftfahrzeugen.

10» Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Einrichtung zum Sperren des Differentials von Kraftfahrzeugen bei einem ein vorgegebenes Maß übersteigendem Unterschied der Drehzahlen von angetriebenen Fahr zeugrädern.

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