DE2014100A1

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Publication number: DE2014100A1
Application number: DE19702014100
Authority: DE
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3604760A; FR2035851A7; CA933262A; JPS4941556B1; GB1276781A

Description

! Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zur Verhin-j derung des "Blockierens eines mit mehreren Rädern versehenen Pahr-

j zeugs, das eine Bremseinrichtung für mindestens ein Rad aufweist.

j Bei dieser Einrichtung wird die Bremse eines gesteuerten Rades gelöst, wenn der Beginn des Blockierens erreicht ist, und die Bremse erneut betätigt, wenn etwa die maximale Beschleunigung des Rades erreicht ist. .

Um an einem Rad, dessen Bremse zur Verhinderung des Blockierens gelöat wurde, eine maximale Bremskraft zu erhalten, ist es erwünscht, die Bremse erneut zu betätigen, wenn die Bremskraft maximal let. Dies ist annähernd an dem Punkt' der Fall, an dem. die Beschleunigung des Rades maximal ist*

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirksame und einfache Steuereinrichtung zur Verhinderung des Blockierens eines mit mehreren Rädern versehenen Fahrzeugs zu schaffen.

Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese ^ gabe gelöst durch eine Steuervorrichtung, die auf ein erstes Signal zum Lösen der Bremsbetätigung und auf ein zweites Signal zur erneuten Bremsbetätigung für mindestens eines der Räder anspricht, eine Meßvorrichtung, die den Beginn des Blockierens min-, destens eines Rades erfaßt und das erste Signal bildet, und eine

zweite Meßvorrichtung, die erfaßt, wenn nach dem Lösen der BremseinricHung der Maximalwert der Beschleunigung des Rades erreicht ist, und die ein zweites Signal bildet, wobei die zweite Meßvorrichtung einen Meßfühler zur Erfassung der Amplitude der Beschleunigung mindestens eines Rades und einen Signalgeber aufweist, der das zweite Signal etwa bei der maximalen Amplitude der Beschleunigung bildet.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Beschleunigung des Rades dauernd gemessen. Wenn sie einen maximalen Wert erreicht (d.h. aufhört zu steigen und anfängt abzufallen), dann werden die Bremsen erneut betätigt. Bei der vorliegenden Erfindung werden also die Bremsen in Abhängigkeit des erfaßten Beginns des Biookierens gelöst und wieder betätigt, wenn die Beschleunigung des Rades ma-, ximal ist. Die Bremsen für das Rad werden so gelöst und wieder betätigt, daß eine maximale Bremskraft erhalten wird. Die Steuereinrichtung zur Erzielung dieser Bedingung ist neuartig.

j Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand von beiliegenden Zeichnungen und aus den Ansprüchen hervor.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem Kurven dargestellt sind, die; den Betrieb der Anordnung nach Fig. 1 wiedergeben;und j

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild für die Anordnung nach Fig. 1.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm die Radgeschwindigkeit (θ) und ■ die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) über der Zeit für einen Steuer-Vorgang zum Verhindern des Blockierens aufgetragen. Wird jetzt ι angenommen, daß die Fahrzeugbremsen betätigt sind, dann fällt die Radgeschwindigkeit(©) wegen des Schlupfes S unter die Fahrj zeuggeschwindigkeit V. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Signal erzeugt, wenn der Schlupf S einen vorgegebenen Wert (Punkt a) erreicht, der ein Uberstarkes Bremsen und den Beginn des Blockierens anz igt. Dadurch werden die Bremsen gelöst. Wenn das Rad seine Verzögerung beendet und sich wieder schneller zu drehen beginnt« werden die Bremsen erneut betätigt, wenn maximale Beschleunigung erreicht wird (Punkt b),bei dem die Bremskraft nahe oder auf ihrem Höchstwert ist. Dadurch wird ein Höchstmaß an Verzögerungskraft erreicht. Hierzu wird die Beschleunigung Q des Rades gemessen. Die Bremsen werden erneut betätigt, nach dem θ seinen Höchstwert erreicht hat. Bei* der Ausführungsform der Erfindung nach den Pign. 1 und 3 ist h

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- ⁴ - 20H100 ,

j die Fahrzeuggeschwindigkeit angenähert. Es wird ein analoges Sig-i nal Va vorgesehen. Der Schlupf S bezieht sich hierauf, d.h. ! VA - 9 = S.

Die Anwendung des Höchstwertes von θ während der erneuten Be-

schleunigung der Räder, um ein Höchstmaß an Bremskraft zu erzielen, wird aus der nachfolgenden Beziehung deutlich:

Pr = I · θ + T,

wobei F die Bremskraft zwischen Untergrund und dem Rad,

r der Rollradius des Rades,

I das Trägheitsmoment des Rades,

θ die Beschleunigung des Rades, und

T das Bremsmoment des Rades ist.

Der Maximalwert der Bremskraft F kann durch Differentiation dieser Gleichung bestimmt werden. Da während des Wiederbeschleunigens die Bremsen gelöst sind oder der Bremsdruck fortgenommen wurde, ist das Bremsmoment T annähernd Null oder auf einem im wesentlichen konstanten Wert. Daher kann seine Ableitung nach der Zeit außer Betracht bleiben. Da der Rollradius r und das TrHg+· heitsmoment I konstant sind, ergibt sich die Ableitung der obigen Gleichung zu: Fr - 1*9. Daraus folgt, daß die Bremskraft F einen

·· Maximalwert erreicht, wenn die Beschleunigung 9 des Rades maximal

1st. Bei dem System nach der vorliegenden Brfindung wird 9 gemessen. Wenn es nioht mehr weiter ansteigt und .abzufallen beginnt, dann wird ein Signal erzeugt« duroh das dlt Bremsen erneut getätigt werden.

„ .j-. 5. -

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- 5 - - 20U1Ö0 j

In 5Ig. 1 erzeugt ein Meßgeber lö zur Erfassung der Radgeschwin^ ! ■' - " ·■ - " ,

digkeit ein Ausgangssignal ©.wobei der Wert des Signales kenn- |

I zeichnend für den Geschwindigkeitswert eines oder mehrerer Räder · j W des Fahrzeugs ist. Dieses Signal wird auf eine Vorrichtung zum ;

ί Lösen der Bremsen über eine Leitung 12. übertragen und auf eine ;

j - ■ .j

Vorrichtung zur erneuten Betätigung der Bremsen über eine Leitung!

14 übertragen. Eine Analog-Schaltungsanordnung 16 erzeugt ein Ausr j gangssignal Va₁ dessen Größe die Fahrzeuggeschwindigkeit V simu- / I liert. Die Schaltungsanordnung l6 erhält das Geschwindigkeits- j

: . ■■ ■. . j

^! signal θ des Rades über eine Diode D. So lange der Wert von θ \ Va übersteigt, fließt ein Strom durch die Diode D. Daher folgt '

I · " ' ■ .-■■■■■

ι Va dem Wert von θ während der gelösten Bremsen, wenn die Fahr- _j: , zeuggeschwindigkeit und die Radgeschwindigkeit gleich sind. Wäh- I

i ^: ■·■'"■ '

ι rend des Bremsens wird θ wegen des Schlupfes kleiner als Va, und
ι kein Strom fließt durch die Diode D.

i Kurz vor dem Bremsen behält die Analog-Schaltungsanordnung 16

I · ■ ■

j den Wert von θ bei. Sie erzeugt ein Ausgangssignal, das eine

i so

l-g-Verzögerung simuliert,/daß zu jedem Zeitpunkt das Signal Va

einen Wert aufweist, der der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ent spricht, wenn dieses mit 1-g verzögert wird. Dies 1st natürlich
lediglich eine Annäherung, aber dadurch kann eine einfache Vorrichtung zur Erhaltung von Augenblickswerten der Fahrzeuggeschwinf digkeit vorgesehen werden. Das Geschwindigkeitssignal θ des Rades wird außerdem auf eine Differenzschaltung 18 über eine Leitung 20 gegeben. Die Schaltung 18 erhält außerdem das analoge

Signal Va über die Leitung22. Die Differenz zwischen dem Signal

V* und β let ein Maß für den Schlupf 3. Wenn dieser einen vor-

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-6- . 20H100

j gegebenen Wert überschreitet, wird eine Flip-Flop-Schaltung 24 über eine Leitung 26 betätigt. Diese erzeugt auf der Ausgangsleitung 28 ein Ausgangssignal X. Durch das Signal X wird ein

j Steuergerät 30 betätigt, das eine oder mehrere Bremsen der Räder

j W löst oder erneut mit Druck beaufschlagt. Das Gerät 30 kann ein

Steuerventil sein, wie es in einer US-Anmeldung der Nr. 642 88l

beschrieben ist. Die Flip-Flop-Schaltung 24 ist so aufgebaut,daß das Auslö'sesignal auf der Leitung 26 das Flip-Flop 24 übersteuert : und es eingeschaltet oder leitend hält, unabhängig davon, ob ein ^! Signal an seinem anderen Eingang 32 ansteht. Daher können gemäß

Fig. 2 die Bremsen nicht erneut betätigt werden, bis der Wert ι des Schlupfes S nicht unterhalb eines vorgegebenen Wertes sinkt» Dies ist am Punkt d der Fall.

Wie bereits bemerkt, ist zur Erzielung einer maximalen Bremskraft erwünscht, einen erneuten Bremsdruck auf die Bremsen zu geben, wenn die Beschleunigung des Rades maximal ist. Dies ist am Punkt b in Fig. 2 der Fall. Darum wird das Oeschwindigkeitssignal des Rades θ in einer Differentiationsschaltung 34 differenziert. Es wird ein Signal θ gebildet, dessen Größe ein Maß ist für die Größe der zeitlichen Änderung der Radgeschwindigkeit Q. Das Be- ' schleunigungssignal θ wird über eine Leitung 38 auf eine Schwell-"

ι wertschaltung 36 gegeben. Diese bildet nur ein Ausgangssignal Y, ,

i wenn das Signal θ ein Maximum erreicht und abzufallen beginnt. ; Das Signal Y wird über die andere Eingangsleitung 32 auf die Flip-Flop-Schaltung 24 übertragen. Es wird angenommen, daß kein übersteuerndes Signal auf der ersten Eingangsleitung 2.6 ansteht.

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! - "-'-■ - τ - "2OM100

Dann schaltet das Signal Y den Flip-Flop 24 in den nicht leitenden sZustand,. wodurch das Signal X beendet und das Gerät betätigt wird, um einen neuen Bremsdruck aufzubauen. Ein Verstärker 40 überträgt

- .-■■'■'·-.■ i

¹ das Signal X auf die Schwellwertschaltung 56 über eine Leitung 42,! ¹ so daß die Schaltung .36 vor der Bildung eines Signals X bei jedem j ' Vorgang zurückgestellt wird. Das der Fahrzeuggeschwindigkeit ana- \ löge Signal Va wird ebenfalls jedesmal zurückgestellt, wenn die

; Kurve der Radgeschwindigkeit θ die Kurve Va der der Fahrzeugge- j ^: schwindigkeit analogen Geschwindigkeit schneidet (Punkt c, Fig.2),! so daß eine Neueinstellung erfolgt, wodurch Va die tatsächliche _; 'i Fahrzeuggeschwindigkeit genauer wiedergibt. Einzelheiten der ■ Schwellwertschaltung 56 sind in Fig. 3 dargestellt.

,Ein p-n-p-Transistor Tl ist in Emitterschaltung geschaltet, wobei * seine Basis an einer Vorspannung liegt. Die Basis ist mit der Differentiationsschaltung J4 verbunden, so daß sie mit dem negativen Beschleunigungssignal -Θ beaufschlagt ist. Der Kollektor des Transistors Tl liegt an Masse. Sein Emitter ist über eine

: entkoppelnde Diode Dl und einen Widerstand Rl mit B+ verbunden. j An einem Kondensator Cl wird eine Bezugsspannung erzeugt, wobei i der Kondensator mit dem einen Ende an Masse und mit dem anderen, über eine entkoppelnde Diode D2 und eii^n Widerstand R2 mit dem Emitter des Transistors Tl verbunden ist. Mit noch zu beschreibenden Mitteln wird der Kondensator Cl am Beginn jedes Steuer vorgangs zur Verhinderung des Blockierens,, d.h. vor der Bildung des Signals X, aufgeladen und auf annähernd Bf gebracht» Mit der Bildung des Signals X wird die Aufladung des Kondensators Cl beendet. Der Kondensator Cl beginnt sich über die Emitter-Kollektor· '. ■■..■.""■ ' . . ^; - β'--

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strecke des Transistors Tl zu entladen. Während der Beschleunigung^ ■wenn sich die Räder wieder schneller drehen, sinkt τθ ab oder wird 'noch negativer. Das Potential am Emitter (Punkt 1) des Transistors ^!T1 folgt dem Potential an der Basis (Punkt 2). D$s Potential am Punkt 1 wird auf einem Potential gehalten, das um den Abfall an der Diode (Abfall Emitter-Basis) größer ist als am Punkt 2, Wenn die Spannung an der Basis des Transistors Tl abnimmt, indem -Θ 'negativer wird (zunehmende Beschleunigung), dann folgt das Potential am Punkt 1 und der Kondensator Cl entlädt sich über die L· Diode Dl und den Widerstand R2, so daß das Potential am Kondensator Cl (Punkt 3) im allgemeinen um den Abfall an der Diode (Diode D2) über den Punkt 1 liegt. Wenn die Beschleunigung des Rades ihren Maximalwert erreicht, folgt das Potential am Punkt 3 dem Potential am Punkt 1 auf einen Minimalwert. Ist der Maximalwert der Beschleunigung des Rades erreicht, wird -Θ weniger negativ und die Vorspannung an der Basis (Punkt 2) des Transistors Tl steigt an. Das Potential am Punkt 1 folgt. Zu diesem Zeitpunkt jedoch ist der Kondensator Cl bis zu einem Potential entladen, wodurch die Diode Dl in Sperrichtung vorgespannt ist. Der Kondensa- ; tor Cl hört auf leitend zu sein, übersteigt das Potential am :Punkt 1 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 das Potential am ^!

Punkt 3 um einen vorgegebenen Wert, dann' wird das SJ-K^l Y ge-

ibildet. Dieser Zustand und dieses Signal zeigen an, daß die !maximale Beschleunigung des Rades soeben stattgefunden hat.

j Der Widerstand R2 besitzt einen verhältnismäßig kleinen Wert, j wodurch die Zeitkonstante für den Kondensator CX klein jrird und ; das Potential am Punkt 3 schnell den Potentialen §μ ä,m Punkten 1 ; und 2 folgt. Ein Widerstand R3 mit einem verhältnismäßig großen :

- ■ - 9 L

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- 9 - 20U1QQ :

Widerstandswert ist mit dem Punkt J verbunden und führt zu der I Verbindung zwischen der Diode Tl und dem Widerstand Rl, um den
Stromfluß vom Kondensator Cl über die Basis-Emitter-Strecke des
Transistors T2 auszugleichen, die vor der Bildung des Signals Y
leitend ist. Dadurch ist die Stabilität verbessert und ein Schwingen vermieden. " ■

Die Potentialdifferenz zwischen den Punkten 1 und J. wird durch
einen n-p-n-Transistor T2 erfaßt, dessen Emittier mit dem Punkt 1
und dessen Basis mit dem Punkt J über einen Strombegrenzungswiderstand R4 verbunden ist. Der Transistor T2 ist normalerweise ' gezündet oder leitend. Sein Kollektor ist über einen Strombegrenzungswiderstand R5 und über die Basis-Emitter-Strecke eines p-n-p-Transistors TJ mit B+ verbunden. Der Strombegrenzungswiderstand
R5 liegt an der Basis des Transistors TJ. Der Kollektor des Tran-j sistors TJ liegt über einen Widerstand RIO an Masse. Auf dies<$ Welse ist der Transistor TJ so lange gezündet wie der Transistor
T2 leitend ist. Gelangt der Transistor T2.in den.nicht leitenden . Zustand, dann sperrt auch der Transistor TJ. ^:

Der Transistor TJ steuert den Ausgangstransistor T4 vom n-p-n- ! Typ. Die Basis des Transistors T4 ist mit dem Kollektor des Tran-\

■"""■■ - ■ ' '

j sistors TJ über einen Strombegrenzungswiderstand R6 verbunden, j

■■■■■' ■ " ■■■.■■ "ι

Sein Emitter liegt an Masse. Sein Kollektor ist über einen j Widerstand R7 mit B+ verbunden. Der Transistor T4 ist normaler- | weise leitend (wenn T2 und TJ leitend sind) und wird gesperrt,
wenn auoh die Transistoren T2 und TJ gesperrt werden. Die Ausgangsleitung J2 ist mit dem Kollektor des Transistor T4 ver-

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; bunden und führt das Ausgangssignal Y, wenn T4 gesperrt ist, was eintritt, wenn das Potential am Punkt 3 kleiner ist als das Poten- '< tial am Punkt 3 zuzüglich des Spannungsabfalls an der Diode. Dadirch ist angezeigt, daß die maximale Beschleunigung des Rades so- \ eben erreicht wurde. Es soll angenommen werden, daß der Flip-Flop 24 in Aus-Stellung gebracht ist. Das Signal X und damit das Signal Xl sind Null. Daher ist auch das Potential auf der Leitung 42 Null, wodurch sich der Kondensator Cl wieder auf B+ aufladen kann und j die Transistoren T2, T3 und T4 zündet. Diese Zurückstellung er- ! folgt über einen p-n-p-Transistor T5, dessen Basis mit der Leitung 42 über einen Strombegrenzungswiderstand R8 verbunden ist. Der Kondensator Cl (und damit Punkt 3) ist über die Emfcter-Köllektorstrecke des TransistorsT5 über einen Ladewiderstand R9 verbunden. Der Widerstand R9 ist mit dem Kollektor des Transistors T5 verbunden. Ist das Flip-Flop 24 in Aus-Stellung, hat das Potential an der Basis T5 (das Signal Xl ist Null) den Wert Null. Der Transistor T5 ist gezündet und ermöglicht eine schnelle Aufladung des Kondensators Tl auf B+, damit die Transistoren T2, T3 un d Τ4 gezündet werden. Zu Beginn des Steuervorgangs zur Steuerung der Blockierung, wenn das Flip-Flop 24 eingeschaltet ist, bringt das Signal Xl die Basis des Transistors T5 auf B+. Der Transistor T5 sperrt und beendet die Aufladung des Kondensators Cl. Der Kondensator Cl entlädt sich dann in der weiter oben beschriebenen Weise, um anzuzeigen, wenn die maximale Beschleunigung des Rades erreicht wird und um das Signal X zu bilden, um das Flip-Flop 24 auszuschalten. Das Flip-Flop 24 weist

daß einen Zeitschaltkreis auf in der Weise,/das Flip-Flop 24 nach

einer vorgegebenen Zeit nach Beendigung des Einschaltsignals

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I ;, . · - · - u . 2014

auf der Leitung 26 ausgeschaltet wird, wenn .feein ■ y empfangen wird»

Die besonderen Einzelheiten der Vorrichtung und d§r Schaltungsanordnung außer der Schwellwertschaltung; 26 Widen keinen Teil der

!^liegenden Erfindung, Sie gehören zum Fachwissen und sind aug Gründen der Vereinfachung -fortgelassen worden, ■

Wenn die bevorzugten und offenbarten Augführunggformen der Erfin^ dung auch-so ausgebildet sind, daß sie die oben angegebene Aufgabe lösen können, so ist doch klar, daß die Erfindung Abiwandlungen und Abänderungen zugänglich ist, ohne daß vom Itfesen der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Pa tentansprüche

1. Steuereinrichtung zur Verhinderung des Blockierens eines mit mehreren Rädern versehenen Fahrzeugs, das eine Bremseinrichtung für mindestens ein Rad aufweist, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, die auf ein erstes Signal zum Lösen der Bremsbetätigung und auf ein zweites Signal zur erneuten Bremsbetätigung für mindestens eines der Räder anspricht, eine Meßvorrichtung, die den Beginn des Blockierens mindestens eines Rades erfaßt und das erste Signal bildet, und eine zweite Meßvonlchtung, die erfaßt, wenn nach dem Lesen der Bremseinrichtung der Maximalwert der Beschleunigung des Rades erreicht ist, und die ein zweites Signal bildet, wobei die zweite Meßvorrichtung einen Meßfühler zur Erfassung der Amplitude der Beschleunigung mindestens eines Rades und einen Signalgeber aufweist, der das zweite Signal etwa bei der maximalen Amplitude der Beschleunigung bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler das zweite Signal bildet nachdem die maximale Ampli-

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tude der Beschleunigung erreicht und die Amplitude um einen vor-t gegebenen Wert kleiner*, geworden ist.

j5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen Kondensator aufweist, dessen Ladung ein Maß für die maximale Amplitude der Beschleunigung ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine Transistor-Schaltungsanordnung aufweist, die zur Steuerung der Ladung des Kondensators mit diesem verbunden

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßvorrichtung einen Ladekreis aufweist, der vor Beginn | des ersten Signals den Kondensator erneut auflädt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung einen Geschwindigkeitsmeßgeber, der die Radgeschwindigkeit erfaßt und der ein G'eschwindigkeitssignal

bildet, das der Geschwindigkeit mindestens eines Rades ent- _;

spricht, einen Schlupfmeßgeber, der einSchlupfsignal erzeugt, ; das dem Schlupf zwischen dem Fahrzeug und mindestens einem Rad ,

■ entspricht und einen Signalgeber aufweist, der das erste Signal, bildet, wenn das Schlupfsignal einen vorgegebenen Wert erreicht₄

7· Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungjclie Bremse so lange löst, so lange das erste Signal ansteht. "

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8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfmeßgeber ein dem Pahrzeuggeschwindigkeitssignal analoges Geschwindigkeitssignal bildet, das eine vorgegebene Verzögerung berücksichtigt, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Abnahme des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals um einen vorbestimmten Betrag angenähert wird, und daß eine Differenzschaltung vorgesehen ist, die zwecks Bildung des Schlupfsignals das Radgeschwindigkeitssignal mit dem Pahrzeuggeschwindigkeitssignal vergleicht.

9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler das zweite Signal bildet, nachdem die maximale Beschleunigung erreicht und die Amplitude um einen vorgegebenen Betrag kleiner geworden ist.

10.Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen Kondensator aufweist, dessen Ladung ein Maß für die maximale Amplitude der Beschleunigung ist.

P 11.Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine Transistorschaltung aufweist, die zur Steuerung der Ladung des Kondensators mit diesem verbunden ist.

12.Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die j zweite Meßvorrichtung einen Ladekreis aufweist, der vor Beginn des ersten Signals den Kondensator erneut auflädt.

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