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Steuerelektronik für Niveauregeleinrichtungen insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerelektronik für Niveauregeleinrichtungen,
insbesondere für Kraftfahrzeuge mit druckmittelgespeisten Federungen.
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Durch die DD-AS 1 755 087 ist eine elektronisch gesteuerte Niveauregelvorrichtung
bekanntgeworden, die ebenso wie diejenige nach der DU-AS 1 255 514 nur für die Steuerung
eines Rades gilt, aber gegenüber letzterer eine Einsparung von Schaltelementen aufweist.
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Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist ein sofortiges Regeln beim Einschalten
der Elektronik, welches dadurch zustandekommt, daß die Spannung am Zeitglied in
neutraler Lage ein bestimmtes Potential gegenüber Masse haben muß, um die unter
dieser Schwelle liegenden Komparatoren aus zu schalten. Ein eventueller Stromausfall
an den Zeitgliedern führt zwangsläufig zu Regelungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile
zu vermeiden und eine Steuerelektronik zu schaffen, die rein elektronisch arbeitet
und für eine Radachse keine wesentlichen Schaltglieder doppelt benötigt.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zur
Niveauregelung einer Radachse die Steuerelektronik als Hauptbestandteil eine über
Gatter angesteuerte Verzögerungseinrichtung aufweist, die aus einem Zeitglied 1.
Ordnung und einem Zeitglied 2. Ordnung besteht, die so geschaltet sind, daß beide
zusammen eine lange Verzögerungszeit ergeben und ihre Impulse über Gatter und Endverstärker
zur weiteren Steuerung von Ausgabeeinheiten, die als Magnetventile ausgebildet sein
können, dienen. Fierbei führen bestimmte Eingangssignale über die Zeitglieder durch
logische Verknüpfungen elektronischer Art, wie Gatter und Inverter, zu ganz bestimmten
Ausgangssignalen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin,
daß bei Erweiterung der Niveauregelvorrichtung auf zwei oder mehr Achsen zu den
beiden Zeitgliedern 1.
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und 2. Ordnung nur die Ein- und Ausgabeeinheiten für die zusätzlichen
Achsen hinzukommen.
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Vorzugsweise gehen von der Steuerelektronik außer der Stromversorgung
für dieselbe und einer Masseverbindung u nur die Verbindungsleitungen zu den Ein-
und Ausgabeeinheiten aus, wobei alle Ein- und Ausgabeeinheiten nur durch å jeweils
einen Verbindungspunkt mit der Masse des Pahrzeuges verbunden sind. Damit wird der
Vorteil erreicht, daß Kurzschlüsse in den Verbindungsleitungen gegen Masse sofort
erkennen lassen, an welcher Stelle der Anlage sich
der Fehler befindet,
da bei Kurzschluß ganz bestimmte Funktionsstörungen auftreten.
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Nachstehend ist die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 den Signallaufplan der Elektronik für die Steuerung
einer Achse, Fig. L einen Inverter der Steuerung, Fig. 3 ein Und-Nicht-Glied, Fig.
4 einen Endverstärker mit vorgeschaltetem Und-Gatter, Fig. 5 die komplette Zeiteinheit
mit Oder-Gatter, Zeitglied 1. Ordnung, zweitem Oder-Gatter und Zeitglied 2. Ordnung
und Fig. 6 das Gesamtschaltbild der Elektronik.
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Um die Punktion der Elektronik zu erläutern, bedarf es einiger Festlegungen,
die sich jedoch nur auf dieses Ausführungsbeispiel beziehen.
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1. Die Stromversorgung geschieht aus dem Bordnetz mit Plusspannung
gegen Masse.
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2. Die Ausgabeeinheiten bedeuten Elektromagnetventile, die im stromlosen
Zustand geschlossen, im stromführenden Zustand geöffnet sind und die sich in den
Leitungen der druckmittelgespeisten Anlage entsprechend ihrer
Funktion
befinden.
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3. Die Eingabeeinheiten sind durch Schalter dargestellt. Es bedeutet
für Schalter gegen Masse geschlossen "Signal" und für Schalter offen kein Signal".
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Bezogen auf Fig. 1 und Fig. 6 bedeutet also Masseverbindung an den
Punkten 9 bis 12 "Signal" und keine Masseverbindung "kein Signal".
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Weiterhin wird vorausgesetzt, daß die Schalter 5 und 7 derart mechanisch
gekoppelt sind, daß sie zwar beide geöffnet, aber nur einer von beiden zur gleichen
Zeit geschlossen sein kann.
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Das gleiche gilt für die Schalter 6 und 8. Die Schalter 5 und 7 sind
für das linke und die Schalter 6 und 8 für das rechte Rad bestimmt. Die Anbringung
der Niveauschalter am Fahrzeug geschieht in an sich bekannter Weise zwischen Achse
und Aufbau, wie z.B. in der DT-AS 1 255 087 und den DT-PS'n 1 112 909 und 1 255
514 beschrieben.
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Der besseren Übersichtlichkeit wegen bzw. zur Vereinfachung werden
folgende Abkürzungen verwendet und Erläuterungen gegeben, wonach bedeuten: Schalter
5 geschlossen: Aufregeln rechts, kurz ??Auf R" bezeichnet, Schalter 6 geschlossen:
Aufregeln links, kurz "Auf L" bezeichnet,
Schalter 7 geschlossen:
Abregeln rechts, kurz "Ab R" bezeichnet, Schalter 8 geschlossen: Abregeln links,
kurz "Ab L" bezeichnet, Signal "0": keine oder nur geringe Spannung gegen Masse,
Signal "L": volle oder fast volle Betriebsspannung gegen Nasse.
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Im Signallaufplan der kompletten Elektronik befinden sich außerhalb
der Steuerelektrnik die Massepunkte 1 bis 4 und 70 bis 74, wobei die Nasse-Stromversorgung
74 über den Anschluß 64 und die Plus-Stromversorgung 65 über den Anschluß 58 erfolgt.
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Die Schalter 5 bis 8 sind über die Anschlüsse 9 bis 12 an die Steuerelektronik
angeschlossen. Über die Anschlüsse 59 bis 62 werden die entsprechenden Magnetventile
66 bis 69 angesteuert.
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Innerhalb der Steuerelektronik, die gestrichelt umrandet ist, besteht
Nasseverbindung zu allen notwendigen Bauteilen über die Leitung 63 und Plus-Verbindung
über die Leitung 57. Die sieben Inverter tragen die Bezeichnung 21 bis 24 und 34
bis 36. Die sechs Und-Gatter sind mit 32,33 und 49 bis 52 bezeichnet, die vier Endverstärker
mit 53 bis 56. Das Zeitglied
selbst besteht aus einem Vierfach-Oder-Gatter
31, einem Zeitglied 1. Ordnung 37, dem Inverter 35, einem Dreifach-Oder-Gatter 41
und einem Zeitglied 2. Ordnung 44. Das Zeitglied 1. Ordnung sei im folgenden kurz
erstes ZeitT glied, das 2. Ordnung kurz zweites Zeitglied genannt.
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In der Normalstellung 1,Niveau" sind alle Schalter 5 bis 8 offen,
dabei stehen folgende Informationen an folgenden Punkten an: An den Anschlüssen
9 bis 12 jeweils "L", dadurch auf den Leitungen 13 bis 16 und 17 bis 20 ebenfalls
"L". Am Ausgang der Inverter 21 bis 24 60", daher am Ausgang der Inverter 34 bis
36 "L", am Ausgang des zweiten Zeitgliedes 44 ..Ow und an den Eingängen der Und-Gatter
49 bis 52 somit auch "O". Das bedeutet, daß die Endverstärker 53 bis 56 gesperrt
und daher die Magnetventile 66 bis 69 stromlos sind. Es erfolgt keine Regelung.
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Wird das Fahrzeug beispielsweise derart beladen, daß die Schalter
5 und 6 unter Niveau sinken, wird von diesen das Signal "Auf R" und "Auf L" gegeben.
Damit steht an den Anschlüssen 9 und 10 die Information "O" an. Über die Leitung
13 ergibt sich am Ausgang des Inverters 21 das Signal "L", welches über die Leitung
42 an das Und-Gatter
49 weitergeht.
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ijber die Leitung 14 zum Inverter 22 steht an dessen Ausgang das Signal
"L" an, welches über die Leitung 27 an das Und-Gatter 50 weitergeht. Das Signal
"L" steht auch am Eingang des Und-Gatters 32, welches durchschaltet und im Inverter
34 invertiert wird, so daß auf der Leitung 38 somit "O" ansteht. Das bedeutet für
das Oder-Gatter 41 ein Durchschalten und ein Ablaufen des zweiten Zeitgliedes.
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Nach der abgelaufenen Zeit wird das Signal 'sO"' auf den Beitungen
45 bis 48 zu "L", Da am Und-Gatter 49 und 50 über die Leitungen 42 und 27 schon
ein "L"-Signal ansteht, schalten die Endverstärker 53 und 54 durch. Die Magnetventile
66 und 67 öffnen und das Druckmittel kann das Fahrzeug anheben, bis der Schalter
5 öffnet und über die Steuerelektronik das Magnetventil 66 schließt; das gleiche
erfolgt mit Schalter 6 und Magnetventil 67.
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Beim Entladen des Fabzeuges läuft der gleiche Vorgang, über die Schalter
7 und 8 gesteuert, mit den Signalen "Ab R" und "Ab L" ab, welche über die Inverter
23, 24, das Unter-Gatter 33, den Inverter 36, über das Oder-Gatter 41 ebenfalls
in das zweite Zeitglied 44 gelangen. Damit schalten die Endverstärker 55 und 56
durch, die die Magnetven-tile 68 und 69 öffnen, womit das Druckmittel entweichen
kann
und däs Fahrzeug sich senkt, bis die Schalter 7 und 8 öffnen
und damit über die Steuerelektronik die Magnetventile 68 und 69 schließen.
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Wenn das Fahrzeug derart beladen ist, daß nur einer der vier Schalter,
zB. der Schalter 6, angesprochen hat, d.h. das Signal "Auf L" abgibt, wird am Anschluß
10 das Signal "O" stehen und damit der Inverter 22 am Ausgang "L" aufweisen. Am
Ausgang des Inverters 21 steht das Signal tlOtt durch L" am Anschluß 9, weshalb
das Und-Gatter 32 nicht durchschaltet. Somit nimmt dieses Signal von Anschluß 10
über die Leitung 17 den Weg zum Oder-Gatter 31, welches durchschaltet und das erste
Zeitglied 37 ablaufen läßt. Nach $ abgelaufener Zeit schaltet der Inverter 35 das
Oder-Gatter 41 über die Leitung 39 durch, womit das zweite Zeitglied 44 in Funktion
tritt. Danach wird über das Und-Gatter 50 der Endverstärker 54 durchgeschaltet und
das Magnetventil 67 wird geöffnet. Es. bleibt solange offen, bis der Regelvorgang
beendet ist.
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Die Fig. 2 stellt einen der vier Inverter 21 und 24 dar.
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Darin bedeutet 81 den jeweiligen Signaleingang, der über die Leitungen
13 bis 16 erfolgen kann, und 82 den Signalausgang. Ein Vorwiderstand 100 dient zur
Bereitstellung ds Signals "L" bei geöffneten Schaltern, 101 ist der Arbeitswiderstand
des Transistors 103, 102 eine Diode zur
Potentialverschiebung und
104 stellt den Basiswiderstand dar.
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Eines der beiden Und-Gatter 32 bzw. 33 mit nachgeschalteten Invertern
34 bzw. 36 ist in Fig. 3 dargestellt.
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Über die Leitungen 25 und 26 bzw. 29 und 30 erfolgt der jewilige Signal-Eingang.
Die Dioden 105 und 106 mit dem Widerstand 107 bilden das eigentliche Und-Gatter
32 bzw.
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33, 108 den Arbeitswiderstand des Transistors 110, 109 ist eine Diode
zur Potentialveschiebung und 111 der Basiswiderstand.
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Die vier Endverstärker 53 bis 56 mit den jeweils vorgeschalteten Und-Gattern
49 bis 52 sind nach Fig. 4 geschaltet. Darin bedeuten 82 und 83 den jeweiligen Signaleingang,
wobei 82 eine der Leitungen 27, 28, 42 oder 43 und 83 eine der Leitungen 45 bis
48 sein kann. Die Dioden 112 und 113 mit dem Widerstand 114 bilden das Und-Gatter.
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Eine Diode 115 dient zur Potentialverschiebung, die Widerstände 118
und 119 bilden den Arbeitswiderstand des Transistors 116, 118 ist gleichzeitig der
Basiswiderstand des Transistors 120, 117 der des Transistors 116. Der Rückkppplungswiderstand
121 dient dazu, dem Endverstärker eine Kippcharakteristik zu gehen. Die Diode 122
ist eine Schutz diode zum Schutze des Endstufentransistors beim Abschalten von
Induktivitäten.
Die Magnetventile 66 bis 69 bilden den Arbeitswiderstand dr Endstufentransistoren.
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Fig. 5 ist der Schaltplan des Zeitgliedes. Über die Leitungen 17 und
20 erfolgt der Signaleingang von den Anschlußpunkten 9 bis 12. Die Dioden 124 bis
127 bilden mit dem Widerstand 123 ein an sich bekanntes Oder-Gatter. Die Diode 128
dient der Potentialveschiebung, 129 ist der Basiswiderstand des Transistors 130.
Der Widerstand 131 im Emiter des Transistors 130 bildet den Entladewiderstand für
den Kondensator 132 im durchgeschalteten Zustand.
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Der Widerstand 133 bildet den Ladewiderstand für den Kondensator 132
im gesperrten Zustand des Transistors 130.
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Im Ruhezustand (Niveau) ist der Transistor 130 durchgeschaltet; es
bildet sich über dem Spannungsteiler 133, 130, 131 eine Spannung am Kondensator
132, die nahe dem Massepontential liegt.
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Kommt nun ein Signal über das Oder-Gatter, so wird der Transistor
130 gesperrt. Damit entfällt für den Kondensator 132 der Entladewiderstand 131,
was ein definiertes Aufladen des Kondensators 132 in bekannter Form über den Widerstand
133 bewirkt. Diesem Kondensator ist über einen Vorwiderstand 134 ein Schwellwertverstärker
nachgeschaltet, der aus den Transistoren 138 und 142, den Arbeitswiderständen 136,
137 und 140, 141, dem Basiswiderstand 135
und einem Rückkopplungswiderstand
139, der der Erhöhung der Kippoharekteristik dient, besteht. Im Emitter des Transistors
138 und des Transistors 159 ist eine gemeinsame Zenerdiode 161 gegen Hasse geschaltet.
Sie dient sowohl im ersten als auch im zweiten Zeitglied dazu, den Einschaltpunkt
auf ein bestimmtes Potential gegenüber Masse zu bringen. Da hier beide Zeitglieder,
in bezug auf die Höhe des Pogtentials gegenüber Masse, den gleichen Schaltpunkt
haben, kann eine gemeinsame Zenerdiode 161 vorgesehen werden. Sie dient gleichzeitig
der Temperaturstabilisierung der Schwellwertverstärker.
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Dem ersten Zeitglied ist zwischen den Widerständen 140 und 141 ein
Transistor 144 mit einem Arbeitswiderstand 143 nachgeschaltet, der den Inverter
35 (Fig. 1) bildet.
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Letzter kehrt nur das anstehende Signal um, um es im folgenden Oder-Gatter
41 und dem zweiten Zeitglied 44 (Fig. 1) verwenden zu können. Das zweite Zeitglied
läuft auf die gleiche Weise ab, wie oben für das erste Zeitglied beschrieben. Charakteristisch
ist der hochohmige Eingang der Schwellwertverstärker. i Weitehin ist von Bedeutung,
daß für das definierte Aufladen und Entladen des Kondensators 132 bzw. 153 zwei
getrennte Widerstände 133, 131 bzw. 154, 152 vorhanden sind
In
Fig. 6 ist nochmals das gesamte Schaltbild der Elektronik mit allen Ein- und Ausgängen,
die zur Funktion der Niveauregeleinrichtung notwendig sind, dargestellt.