DE2003385A1

DE2003385A1 - Kurvenabhaengige Neigungssteuereinrichtung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2003385A1
Application number: DE19702003385
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl-Ing Rau; Alfred Dipl-Ing Strohmer
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1967-12-22
Filing date: 1970-01-26
Publication date: 1972-03-02
Also published as: DE2003385B2; FR2076949A6; GB1291550A

Description

München, den 22.1.1970 P-Le/ma - 910 -

Knorr - Bremse G.m.b.H., 8 München 1j, Moosacher

Straße 80

Kurvenabhängige Neigungssteuereinrichtung für

Fahrzeuge

Zusatzanmeldung zu Patent (Patentanmeldung

P 16 05 084.3)

Die Erfindung betrifft eine kurvenabhängige Neigungssteuereinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für mit Luftfederungen ausgerüstete Schienenfahrzeuge* mit einer beim Durchfahren von Kurven Steuersignale abgebenden, im Fahrzeug angeordneten Meßeinrichtung, wobei ein drehwinkelbeschleunigungs- und drehwinkelgeschwindigkeitsempfindliches, während des Auftretens von Drehwinkelbeschleunigungen und von Drehbewegungen des Fahrzeuges um dessen Vertikalachse gesonderte, sich entsprechend der Wirkungsrichtung der Drehwinkelbeschleunigung bzw. Drehbewegungen unterscheidende Meßsignale ( + ca, ~o*) + o*^f, - c/*¹) erzeugendes Meßgerät und ein quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges schwingend

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aufgehängtes Pendel zur Erstellung unterschiedlicher, wirkungsrichtungsabhängiger Betatigungssignale für das beidseitige Neigen (S_R, S^) und für das Absperren einer beidseitigen Niveau-Steuerung (S_n)

vorgesehen sind, nach Patent (Patentanmeldung

P 16 05 084.3).

Bei der im Hauptpatent beschriebenen kurvenabhängigen Steuerungseinrichtung für Fahrzeuge wird das Pendel lediglich dazu benutzt, um beim Einfahren in einen Gleisbogen ein übermäßiges Neigen des Fahrzeuges zur Kurveninnenseite auszuschließen. Sie Steuerungseinrichtung gibt also während einer Kurveneinfahrt so lange eine Neigung des Fahrzeuges zur Kurveninnenseite bewirkende Betatigungssignale Sp bzw. S^ ab, bis die Hochachse des Fahrzeugkastens parallel zum Pendel verläuft. Sobald dieser Zustand erreicht ist, unterbricht das Pendel eine Signalabgabe.

Es hat sich nun gezeigt, daß, wenn das Fahrzeug während einer Fahrt in einer Kurve seine Fahrgeschwindigkeit verringert und somit die auf das Fahrzeug einwirkende Fliehkraft sich vermindert, die durch die Steuerungseinrichtung eingesteuerten Kippkräfte das Fahrzeug in unerwünschter Weise stärker zur Kurveninnenseite hin neigen, während eine gewisse Aufrichtung des Fahrzeuges erwünscht wäre. Auch falls der Übergangsbogen aus der Kurve zu einem nachfolgenden geraden Streckenabschnitt eine sehr geringe Krümmungsänderung aufweist derart, daß die Steuerungseinrichtung zu unempfindlich

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ist, um ein drehwinkelbeschl^inigungsabhängiges Heßsignal tuf abgeben zu können, bleiben die von der Steuerungseinrichtung eingesteuerten Kippkräfte für das Fahrzeug in unerwünschter Weise bestehen und bewirken ein weiteres Kippen des Fahrzeuges. Ein ähnlicher Mangel kann auch auftreten, wenn die Kippeinrichtung des Fahrzeuges eine geringfügig schadhafte, undichte Druckmittel-Steuerung aufweist. Falls als Kippbetätigung beispielsweise eine Luftfederung des Fahrzeuges benutzt wird, wie es in der älteren deutschen Patentanmeldung P 16 05 083.2 beschrieben ist, so kann eine geringfügige Undichtigkeit der kurveninnenseitigen Luftfederbälge zu einem unerwünschten, zu starken Neigen des Fahrzeuges führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kurvenabhängige Neigungssteuereinrichtung für Fahrzeuge der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß ein zu starkes bzw. zu lange anhaltendes Neigen des Fahrzeuges zur Kurveninnenseite vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Schaltvorrichtungen vorgesehen sind, welche bei gleichzeitigem Auftreten eines eine Drehbewegung anzeigenden Meßsignals (+t*/, - i*0 und eines einen Pendelausschlag in Richtung der Drehbewegung anzeigenden Meßsignals (Hg, H^) die Abgabe eines Betätigungssignals für das Absperren der Niveau-Steuerung unterbinden.

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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Neigungssteuereinrichtung wird das Pendel zusätzlich zu seiner überwachenden Funktion während einer Kurveneinfahrt dazu benutzt, bei zu starker Neigung des Fahrzeuges zur Kurveninnenseite die normale Niveau-Steuerung des Fahrzeuges zur Wirkung gelangen zu lassen, bis über diese Niveau-Steuerung eine derartige Aufrichtung des Fahrzeuges erzielt ist, daß die Hochachse des Fahrzeuges parallel zum Pendel verläuft. Damit wird ein Neigen des Fahrzeuges über das Scheinlot hinaus vermieden. Außerdem kann auf diese Weise ein Wiederaufrichten des Fahrzeuges erfolgen, wenn infolge zu schwacher Krümmungsänderung Übergangsbogens an einer Kurvenausfahrt die Steuerungseinrichtung infolge ihrer Unempfindlichkeit keine drehwinkelbeschleunigungsabhängigen Meßeignale abgibt.

Falls die Neigungssteuereinrichtung mit einem bei seinem Ausschwingen positive Meßsignale abgebenden Pendel ausgerüstet ist, kann es nach der weiteren Erfindung vorteilhaft sein, wenn die einander zugeordneten Meßsignale (+wund H_R sowie -a>und Ej) für die Drehbewegung und den Pendelausschlag über je ein UND-Glied zusammengefaßt einem NOE-Glied zugeführt werden, dessen Auegang mit einem Eingang eines in die das Betätigungssignal (Sjj) für das Absperren de'r Niveau-Steuerung führende Ausgangsleitung eingeschaltetem UND-Gliedes verbunden ist.

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Falls die Neigungssteuereinrichtung dagegen mit einem bei seinem Ausschlagen negative Meßsignale abgebenden Pendel ausgerüstet ist, ergibt sich gemäß der weiteren Erfindung eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, daß die einander zugeordneten Meßsignale (+ & und H_R sowie - & und EL ) für die Drehbewegung und den Pendelausschlag über zwei NAND-Glieder zusammengefaßt werden, deren Ausgänge über ein weiteres NAND-Glied mit einem Eingang eines in die das Betätigungssignal (Sj,) für das Absperren der Niveau-Steuerung führende Ausgangsleitung eingeschalteten UND-Gliedes verbunden sind.

Gemäß der weiteren Erfindung kann es bei beiden Ausgestaltungen zum Ausschalten von lediglich durch Pendelschwingungen verursachten Steuervorgängen zweckmäßig sein, wenn nur zumindest eine bestimmte Zeitspanne anhaltende Meßsignale (Hg und Ht) für den Pendelausschlag zur Zusammenfassung gelangen lassende Verzögerungsglieder "vorgesehen sind.

In der Zeichnung ist schematisch eine nach der Erfindung ausgestaltete Neigungssteuereinrichtung dargestellt, wobei auf eine möglichst weitgehende Übereinstimmung zur Zeichnung des Hauptpatentes geachtet wurde.

Im Fahrzeug ist ein gefesselter Kreisel 1 um eine vertikale Achse begrenzt drehbar angeordnet. Eine mit dem Kreisel 1 gekoppelte Meßeinrichtung 2 gibt bei durch

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den Kreisel angezeigten Drehbewegungen des Fahrzeuges um dessen Vertikalachse sich entsprechend der Drehrichtung unterscheidende Heßsignale +ω und

- m sowie den Drehwinkelbeschleunigungen + <*»' und

- u>' entsprechende Meßsignale ab. Die Meßsignale der Keßeinrichtung 2 werden über elektrische Leitungen 3, 4, 5 und 6 einer fahrtrichtungsabhängigen Schalteinrichtung 7 zugeführt, welche in ihrer einen Schaltstellung die Meßsignale unverändert und in ihrer anderen Schaltstellung jeweils vertauscht

^ von den Leitungen 3, 4, 5 und 6 auf Leitungen 8, 9» 10 und 11 überträgt. Die Schalteinrichtung 7 ist über eine elektrische Steuerleitung 12 entsprechend der Polarität eines Gleichspannungsgenerators 13 gesteuert, der von einem Fahrzeugrad angetrieben ist. Eine Abzweigung 14 der Steuerleitung 12 führt zu einer Schalteinrichtung 15, welche unabhängig von der Polarität bei Übersteigen einer bestimmten Mindestepannung einen in eine Verbindung von einer Spannungsquelle 16 zu einer Versorgungsleitung 17 eingeordneten Schalter 18 schließt. Die Leitung 8 ist an einem Eingang eines UND-Gatters 19, eines weiteren UND-Gatters . 20 und an eine Diode 21 angeschlossen. Die Leitung r führt zu einem Eingang eines UND-Gatters 22,eine3 weiteren UND-Gatters 23 und zu einer Diode 24. Die Leitung 10 ist mit je einem zweiten Eingang der UND-Gatter 19 und verbunden. Die Leitung 11 schließlich führt zu den zweiten Eingängen der UND-Gatter 20 und 23· Die Dioden 21 und 24 sind über eine Leitung 25 gemeinsam an den Eingang eines Signalverstärkers 26 angeschlossen. Im Fahrzeug ist quer zu dessen Fahrtrichtung schwingend •in Pendel 27 aufgehängt, welches bei seinem Ausschwingen Kontakte 28 bzw. 29 schließt. Der sich unter

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dem Einfluß der Fliehkraft bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges durch eine Rechtskurve schließende Eontakt 28 ist zwischen die Versorgungsleitung 17 und eine zu einem dritten Eingang des UND-Gatters 19 führende Leitung 30 eingeordnet. Die Leitung 30 führt also bei Auftreten eines Hangabtriebes im Fahrzeug nach links ein positives Meßsignal Hr. Der sich bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges durch eine Linkskurve schließende Kontakt 29 ist in eine Verbindung von der Versorgungsleitung 17 zu einer Leitung 31 eingeschaltet, welche zu einem dritten Eingang des UND-Gatters 23 führt. Bei Auftreten eines Hangabtriebes nach rechts führt also die Leitung 31 ein Meßsignal H«· Weiterhin ist am Fahrzeug ein Mittelßchalter 32 angeordnet, welcher in Abhängigkeit von der Winkellage zwischen einem ungefederten und einem gefederten Teil des Fahrzeuges gesteuert ist. Der Mittelschalter 32 unterbricht nur bei zur Fahrbahnebene und damit zu den Badachsen des Fahrzeuges paralleler Lage des gefederten, nicht dargestellten Fahrzeugkastens eine Verbindung von der Speiseleitung 17 zu einer Leitung 33, welche zu dritten Eingängen der UND-Gatter 20 und 22 führt. Die Ausgangsleitungen 34 und 35 der beiden UND-Gatter 19 und 22 führen zu den beiden Eingängen eines ODER-Gatters 38. Die beiden Ausgangsleitungen 36 und 37 der beiden UND-Gatter und 23 sind an die Eingänge eines ODER-Gatters 39 angeschlossen. Der Ausgang des ODER-Gatters 38 ist über eine Leitung 40 mit dem Eingang eines Signalverstärkers 41 und der Ausgang des ODER-Gatters 39 über eine Leitung 42 mit dem Eingang eines SignalVerstärkers verbunden. Beim Anstehen eines Signals an ihren Eingängen erregen die Signalverstärker 26, 41 und 43

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jeweils die Spule eines in ihre Ausgänge 44, 45 und 46 eingeordneten Relais 47, 48 und 49. Das dem Signaiverstärker 26 nachgeschaltete Relais 47 schließt bei seiner Erregung einen Schalter 50, der in die Verbindung einer ständig mit einer Spannungsquelle 51 verbundenen Leitung 52 mit einer Ausgangsleitung

53 für ein Betätigungssignal S^ eingeordnet ist. Das Relais 48 besitzt in seinem unerregten Zustand geöffnete Relaisschalter 54 und 55· Der Relaisschalter

54 ist in eine Verbindung der Leitung 52 zu einer Ausgangsleitung 56 eingeordnet, welche nur beim Auftreten einer in einer bestimmten Richtung wirkenden Drehwinkelbeschleunigung am Fahrzeug um dessen Vertikalachse ein Betätigungssignal S^ zum Neigen des Fahrzeuges nach rechts führt. Der Relaisschalter 55 ist in eine Verbindung von der Leitung 52 zu einer Leitung 57 eingeordnet. Das Relais 49 schließlich besitzt ebenfalls zwei nur in seinem erregten Zustand geschlossene Relaisschalter 58 und 59· Der Relaischalter 58 ist in eine Verbindung von der Leitung 52 zu einer Ausgangsleitung 60 eingeordnet, welche nur bei Auftreten einer zur vorstehend genannten entgegengesetzt wirkenden Drehwinkelbeschleunigung des Fahrzeuges ein Betätigungssignal S, zum Linksneigen des Fahrzeuges führt. Der Relaisschalter 59 ist in eine Verbindung von der Leitung 52 zu einer Leitung 61 eingeordnet. Die Leitungen 57 und 61 führen ■jeweils zu einem im unerregten Zustand geschlossenen Kontakt 62 bzw. 63 zweier Relais 64 und 65. Der Kontakt 62 ist einer Ausgangsleitung 66 für ein Betatigungssignal £>NR vorgeschaltet. Vom Kontakt 63 geht eine Ausgangsleitung 67 für ein Betätigungssignal Sj~ aus. Die Ausgangsleitung 66 ist weiterhin mit der andererseits geerdeten

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Spule des Relais^ 65 und einem im unerregten Zustand des Relais 65 geöffneten Kontakt 68 des Relais 65 verbunden. An die Ausgangsleitung 67 ist die Spule des Relais 64, die ebenfalls andererseits ' geerdet ist und ein im unerregten Zustand des Relais 64- geöffneter Kontakt 69 angeschlossen. Die Kontakte 68 und 69 stehen andererseits über eine Leitung 70 mit der Ausgangsleitung 53 in Verbindung. Die Betätigungssignale Sjjd und Sjtt dienen zur Steuerung einer besonderen, nur in Abhängigkeit von der Höhenlage der Längsachse, um welche der Fahrzeugkasten durch die Neigungssteuerung des Fahrzeuges schwenkbar ist, gesteuerten Niveauregeleinrichtung.

Der Aufbau der Neigungssteuereinrichtung entspricht insoweit also dem Hauptpatent; die Funktionsweise gleicht ebenfalls völlig dem Hauptpatent und braucht daher hier nicht beschrieben zu werden.

Gemäß vorliegender Erfindung führen von dem die Meßsignale + to und - ca) führenden Drahtleitungen 3 bzw. 4 Zweigleitungen 71 bzw. 72 zu den Eingängen je eines UND-Gatters 75 bzw. 74. Von der Leitung 30 führt eine Zweigleitung 75 über ein Verzögerungsglied 76 zu einem zweiten Steuereingang des UND-Gatters 74 und von der Leitung 31 führt eine Zweigleitung 77 über ein Verzögerungsglied 78 zum zweiten Eingang des UND-Gliedes Die Ausgänge der beiden UND-Glieder 73 und 74 sind über Leitungen 79 und 80 mit den Eingängen eines NOR-Gliedes

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verbunden. Vom Ausgang des NOR-Gliedes 81 führt eine Leitung 82 zu einem Eingang eines UND-Gliedes 83, welches in die Ausgangsleitung 53 eingeschaltet ist und nur beim Auftreten von positiven Signalen sowohl in der Ausgangsleitung 53 wie in der Leitung 82 am Ausgangsanschluß 84 das Auftreten des Betätigungssignales S« ermöglicht.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Neigungssteuereinrichtung wird folgendes bewirkt :

Wenn das Fahrzeug während des Durchfahrens einer Kurve im geneigten Zustand seine Fallgeschwindigkeit verringert und die Fliehkraft sich demgemäß vermindert, schwingt das Pendel 27 zur Kurveninnenseite hin aus und schließt einen der Kontakte 28 bzw. 29· Dieser Vorgang kann noch unterstützt werden durch die Betätigungseinrichtung für das Neigen des Fahrzeuges, welche infolge Verminderung der auf das Fahrzeug einwirkenden Fliehkraft das Fahrzeug weiter zu neigen vermag. In einer der Zweigleitungen 75 bzw. 77 tritt daher ein Meßsignal H, bzw. Hg auf, welches über die Verzögerungseinrichtung 76 bzw. 78 verzögert dem UND-Glied 74 bzw. 75 zugeführt wird. Da dem anderen Eingang des UND-Gliedes 74- bzw. 73 über die Zweigleitung 72 bzw. 71 infolge der Kurvenfahrt des Fahrzeuges ein Meßsignal -cu bzw. + cJ zugeführt wird, gibt das UND-Glied 74 bzw. 73 ein Ausgangssignal in die Leitung 80 bzw. 79 ab. Dieses Ausgangssignal veranlaßt das NOR- Glied 81, das bisher, bei signalloser Leitung 79 und 80, in der Leitung 82 anstehende Signal zu unterbrechen. Damit fällt an einem Eingang des UND-Gliedes 83 das Signal

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weg und das bisher am Ausgangsanschluß 84 anstehende Betatigungssignal Sjj wird unterbrochen. Die übliche Niveau-Steuerung des Fahrzeuges kann damit wirksam werden und ein Aufrichten des Fahrzeuges bewirken, bis der geschlossene .Kontakt 28 bzw. 29 durch das Pendel 27 wieder geöffnet wird. Die Zweigleitungen 75 und 77 werden damit wieder signallos, an den Eingängen des NOE-Gliedes 81 stehen keine Signale an, die Leitung 82 führt wieder ein Signal und steuert über das UND-Glied 83 bei noch anhaltender Signalführung in der Ausgangsleitung 53 dem Ausgangsanschluß 84 wieder das Betätigungssignal S„ zu. Nach dem Aufrichten des Fahrzeuges bis zur parallelen Lage seiner Hochachse zur Richtung des Pendels 27 wird also wieder ein Betatigungssignal S», zum Abschalten der Niveau-Steuerung des Fahrzeuges abgegeben.

Entsprechende Vorgänge spielen sich ab, wenn durch Unregelmäßigkeiten in der Neigungs-Betätigungseinrichtung des Fahrzeuges ein zu starkes Neigen des Fahrzeuges während Kurvenfahrten auftritt. Ebensolche Vorgänge werden auch verursacht, wenn das Fahrzeug einen Ubergangsbogen mit sehr geringer Änderung des Krümmungsradius aus einer Kurve zu einer Geraden durchfährt, wobei infolge einer gewissen Unempfindlichkeit des Kreisels 1 bzw. der Meßeinrichtung 2 keine Meßsignale +t^'bzw. -<A>/zum Wiederaufrichten des Fahrzeuges auftreten. Die Meßsignale +fco und - ^ bleiben in einem derartigen Fall erhalten und bewirken zusammen mit den durch das Pedal 27 bewirkten Meßsignale Ht bzw. H« durch Unterbrechen- des

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Betätigungssignals S« über die Niveau-Steuerung ein Wiederaufrichten des Fahrzeuges.

Es kann zweckmäßig sein, anstelle des vorstehend beschriebenen Pendels 27 mit Kontakten 28 und 29 zur Abgabe positiver Meßsignale IL und H_R bei Pendelausschlägen ein abgewandeltes Pendel zu verwenden, welches bei seinen Ausschlägen Meßsignale unterbricht, also negative Meßsignale abgibt. Wird ein derartiges Pendel verwendet, so ist es zweckmäßig, anstelle der UND-Glieder 73 und 74 sowie des NOR-Gliedes 81 drei NAND-Glieder vorzusehen.

Die Verzögerungsglieder 76 bzw. 78 dienen dem Eliminieren von kurzzeitigen Meßsignalen H^ bzw. H_R des Pendels 27, welche lediglich durch Pendelschwingungen ausgelöst sind. Es kann zweckmäßig sein, die Verzögerungszeit der Verzögerungsglieder auf ca.1 Sekunde festzulegen.

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Claims

Patentansprüche

Kurvenabhängige Neigungssteuereinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für mit-Luftfederungen ausgerüstete Schienenfahrzeuge, mit einer beim Durchfahren von Kurven Steuersignale abgebenden, im Fahrzeug angeordneten Meßeinrichtung, wobei ein drehwinkelbeschleunigungs- und drehwinkelgeschwindigkeitsempfindliches, während des Auftretens von Drehwinkelbeschleunigungen und von Drehbewegungen des Fahrzeuges um dessen Vertikalachse gesonderte, sich entsprechend der Wirkungsrichtung der Drehwinkelbeschleunigung bzw. Drehbewegungen unterscheidende Meßsignale (+**», -cd, +ε*»*, - u/0 erzeugendes Meßgerät und ein quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges schwingend aufgehängtes Pendel zur Erstellung unterschiedlicher wirkungsrichtungsabhängiger Betätigungssignale für das beidseitige Neigen (Sp, St) und für das Absperren einer beidseitigen Niveau-Steuerung (S«) vorgesehen sind, nach Patent.... (Patentanmeldung P 16 05 084.3), dadurch gekennzeichnet, daß Schaltvorrichtungen vorgesehen sind, welche bei gleichzeitigem Auftreten eines eine Drehbewegung anzeigenden Meßsignals (+&), -u>) und eines einen Pendelausschlag in Richtung der Drehbewegung anzeigenden Meßsignals (Hp, H ) die Abgabe eines Betätigungssignals (S«) für das Absperren der Niveau-Steuerung unterbinden.

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2. lieigungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, mit einem bei seinem Ausschlagen positive Meßsignale abgebenden Pendel, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Meßsignale (+#, und Hg sowie - (/J und HjP für die Drehbewegung und den Pendelausschlag über je ein UND-Glied (73, 74) zusammengefaßt einem NOR-Glied (81) zugeführt werden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines in die das Eetätigungssignal (S„) für das Absperren der Niveau-Steuerung führende Ausgangsleitung (53) eingescbaltete UND-Gliedes (83) verbunden ist.
3. Neigungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, mit einem bei seinem Ausschlagen negative Meßsignale abgebenden Pendel, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Meßsignale ( + eJund H_R sowie -cJund IL.) für die Drehbewegung und den Pendelausschlag über zwei NAND-Glieder zusaaunengefaßt werden, deren Ausgänge über ein weiteres NAND-Glied mit einem Eingang eines in die das Betätigungssignal (S„) für das Absperren der Niveau-Steuerung führende Ausgangsleitung (53) eingeschalteten UND-Gliedes verbunden sind.
4. Neigungssteuer-Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch nur zumindest eine bestimmte Zeitspanne anhaltende Meßsignale (H_R und H_L) für den

■! Pendel aus schlag zur Zusammenfassung gelangen lassende Verzögerungsglieder (76, 78).

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