DE2102294C2 - Elektronische Schaltung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse mit einem vom Fahrzeug getragenen elektrischen Trägheits-Verzögerungsfühler, an dessen Ausgang ein Integratorkreis angeschlossen ist, einem Drehzahlfühler zur Lieferung eines der Fahrzeuggeschwindigkeit vor dem Bremsen proportionalen Spannungssignals mit einem daran angeschlossenen Speicherkondensator, einem bei Beginn des Bremsens öffnenden Schalter zwischen dem Drehzahlfühler und dem Speicherkondensator und einem Schaltkreis zum Vergleich der resultierenden Signale des Integratorkreises und des Speicherkondensators dergestalt, daß die Ausgangsspannung des Schaltkreises gleich der Differenz /wischen der Spannung des Speicherkondensators und der Ausgangsspannung des InlerKratorkrcises ist.

Bei einer bekannten solchen Schaltung (US-PS 34 01 984) wird das Fehlersignal zum Betreiben der blockiergeschützten Fahrzeugbremse mittels eines Fahrzeugverzögerungsmessers erzeugt der ein der Fahrzeugverzögerung proportionales Signal abgibt Dieses wird integriert und einem Vergleicher bzw. Verstärker zugeführt Weiterhin wird von einem Generator ein der momentanen Drehzahl des überwachten Hades proportionales Signal gebildet das ebenfalls dem Vergleicher zufließt Dieses Ausgangssignal wird als Fehlersignal zum Steuern des Bremsdruckes verwendet Darüber hinaus ist ein Schalter vorgesehen, der bei Betätigen des Bremspedals geöffnet wird.

Es ist ferner bekannt (US-PS 34 67 443) zur Erzeugung eines Fehlersignals für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse einen Fahrzeugverzögerungsgeber und einen Radgeschwindigkeitsgeber vorzusehen, deren Signale miteinander verglichen werden. Bei einer bestimmten Größe des Fehlersignals schaltet ein Magnetventil und bewirkt das Absenken des Bremsdrukkes. Um ein Arbeiten dieser elektrischen Schaltung zu gewährleisten, sind zwei Bremslichtschalter vorgesehen, die bei Beginn der Bremsung geöffnet werden.

Die bekannten Schaltungen sprechen mit einer gewissen Verzögerung an und verfälschen dadurch leicht die mit Hilfe des Verzög-^rungsmessers errechnete Fahrzeuggeschwindigkeit was die einwandfreie Funktion des Blockierschutzes in Frage stellt
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Schaltung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei Verzögerungsänderungen ein sofortiges Ansprechen der elektronischen Schaltung sichergestellit ist

Erfindungügemäß wird diese Aufgabe gelöst durch

einen dem Tritegratorkreis vorgeschalteten Verstärkerkreis mit einem Steuerkondensator und mindestens einem EmitterFolgetransistor, dessen Basis das Ausgangssignal des Verzögerungsfühlers aufninmt, während die Ausgangselektrode des Emitterfolgetransistors an die eine Klemme des Steuerkondensators angeschlossen ist, wobei der Verstärkerkreis weiterhin einen Ausgangstransistor, dessen Basis an die zweite Klemme des Steuerkondensators angeschlossen ist, sowie eine Bezugsspannungsquelle und einen Schalter zur Anschaltung der Bezugsspannung an die zweite Klemme des Steuerkondensators aufweist.

Durch diese Maßnahme wird die Basis-Emitter-Vorspannung des Ausgangstransistors bei der Verzögerungsmessung ausgeschaltet, und es tritt eine Selbstkompensation der Schaltung für solche Signale ein, die durch die Berg- oder Tallage des Fahrzeugs induziert werden, wie dies an späterer Stelle der Beschreibung noch näher erläutert werden wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer elektronischen Schaltung nach der Erfindung und

F i g. 2 ein Diagramm, in welchem das der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Spannungssignal über der Stophäul'igkeit aufgetragen ist.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Stab aus piezo-elektrischem Material gezeichnet, der aus zweiflächig gegeneinander liegenden Teilen besteht. Das Kristallmaterial, aus dem der Stab 10 hergestellt ist, vermag sich in Abhängigkeit von auf das Fahrzeug wirkenden Beschlcunigungs- oder

Verzögerungskräften zu biegen.

In Schaltplan nach F i g. 1 befindet sich der Stab 10 in aufrechter Stellung innerhalb des Fahrzeugs. Sein oberer Teil ist an einer Stützplatte 12 befestigt; an der anderen Seite trägt er eine Gegenplatte 14.

Die Gegenplatte 14 ist bei 16 an Masse angeschlossen. Die Stützplatte 12 ist mit der einen Klemme eines Kondensators 18 verbunden, dessen andere Klemme bei 20 an Masse liegt.

Zwischen der Stützplatte 12 und der Gegenplatte 14 ist, wenn der Stab verspannt wird, ein Spannungspotenü2l vorhanden, was dann der Fall ist, wenn der Stab Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften unterworfen ist. Derartige Kräfte treten beim Bremsen eines Räderfahrzeugs auf.

In F i g. 2 ist das Verhältnis zwischen der vom Stab 10 induzierten Spannung und der Stophäufigkeit »f« aufgetragen. Bei verhältnismäßig häufigem Bremsen bleibt die Spannung konstant, wie dies die Kurve 22 wiedergibt Bei niedriger Stophäufigkeit ist der Spannungsaufbau verhältnismäßig steil.

Der Kondensator 18 dient zur Erhöhung der Ansprechgüte des piezoelektrischen Stabes 10. Seine Kapazität »Ci« ändert die Form der Kurve für die vom piezoelektrischen Material gelieferte wirksame Spannung. Diese Änderung ist durch die Kurve 24 in F Ί g. 2 wiedergegeben. Die Kurve 24 hat einen verhältnismäßig steilen Anstieg bei sehr geringer Stophäufigkeit Sie erreicht einen Maximalwert, der niedriger liegt als der Scheitelwert der Kurve 22 und dennoch ein brauchbares Signal darstellt Die Brauchbarkeit des Signals erstreckt sich über dem gesamten Bremsbereich einschließlich der geringeren Stophäufigkeit.

Die Eingangsseite des Kondensators 18 ist an die isolierte Gatter-Elektrode »G« eines Feldeffekttransistors 26 angeschlossen. Die Quellenelektrode »S« des Feldeffekttransistors 26 ist über einen Steuerwiderstand 30 mit einer Versorgungsleitung 28 verbunden. Die Senkenelektrode »D« des Transistors 26 ist bei 32 an Masse angeschlossen.

Die Quellenspannung im Schaltungspunkt 34 ist gleich der Gatterspannung wegen der Quellen-Folgecharakteristik des Feldeffekttransistors 26.

Die Quellenelektrode »S« des Transistors 26 ist ferner mit der Basis eines npn-Emitter-Folgers 36 verbunden.

Die Größe des vom piezo-elektrischen Stab 16 erzeugten Spannungssignals ist proportional der Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs. Somit steigt die Kurve 24 bei einer Zunahme der Beschleunigung oder Verzögerung an. Dieses Signal wird durch den Feldeffekttransistor 26 mit hoher Eingangsimpedanz verstärkt, wodurch die Spannung im Schaltpunkt 34 zu einem brauchbaren Ausgangssignal für die Beschleunigung bzw. Verzögerung gemacht wird.

Der Transistor 36 und ein zweiter Emitter-Folger 38 wirken als Impedanzpuffer zur Herabsetzung der Ausgangsimpedanz der Schaltung. Der Kollektor des Transistor» 36 und der Kollektor des Transistors 38 sind an dieselbe Versorgungsleitung 28 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 36 ist mit der Basis des Transistors 38 verbunden, und der Emitter des Transistors 38 ist mit der einen Klemme eines Kondensators 40 verbunden. Zwischen dem Emitter des Transistors 38 und Masse ist ein Steuerwiderstand 42 angeschlossen.

Ein Ausgangstransistor 24 ist mit seinem Kollektor an die Versorgungsleitung 28 und mit seiner Basis an die Ausgangsseite des Kondensators 40 gelegt. Der Emitter des Transistors 24 ist mit einem Siteuerwiderstand 46 an die Ausgangsseite des Kreises angeschlossen.

Um ein sofortiges Ansprechen auch nur geringer Beschleunigung oder Verzögerung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Basis-Emitter-Spannung für den Transistor 44 zu kompensieren. Dies geschieht durch Verwendung einer besonderen Steuerspannungsquellc »V« im Punkt 48. Diese ist über einen Steuerwiderstand, an die Basis eines Transistors 50 angeschlossen, dessen Emitter an Masse Siegt Der Kollektor des Transistors 50 ist über einen Schalter 52 mit der Ausgangsklemme des Kondensators 40 verbunden.

Die Kollektorspannung für den Transistor 50 bildet die Bezugsspannung für den Transistor 44 und den Kondensator 40. Diese Bezugsspannung wird anstelle einer Nullspannung verwendet

Sobald die Bremsen angelegt werden, öffnet der Schalter 52, wodurch der Kondensator 40 abgetrennt wird. Das Verzögerungssignal, das beim Anlegen der Bremsen auftritt führt sofort zu ein/ά Ansprechen des Ausgangstransistors 44 und damit zu einem Stromnuß zum Widerstand 46. Die Eingangsklemme des Kondensators 40 unterliegt der gleichen Spannung, welche im Schaltpunkt 34 an der Quellenelektrode des Transistors 26 ansteht Dies ist eine Folge de:s Umstandes, daß die beiden Transistoren 36 und 38 Emitterfolger sind.

Die Spannung an der Ausgangsseite des Transistors 44 ist ein Maß für die Fahrzeugverzögerung. Wenn dieses Signal während des Bremsvorgang:; integriert wird, wird ein momentanes Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit geschaffen. Dieser Integrationsvorgang wird von einem Integratorkreis 53 durchgeführt, der aus einem Operationsverstärker 54 in Parallelschaltung mit einem Steuerkondensator 56 besteht Der Steuerkondensator 56 wird von einem normalerweise geschlossenen Schalter 58 überbrückt Der Schalter öffnet sofort mit dem Anlegen der Fahrzeugbremsen und bleibt während des Bremsvorgangs offen.
Das Ausgangssignal in der Leitung 60 ist somit ein Maß für die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit Es wird der Eingangsseite eines Adclitionskreises 62 zugeführt und algebraisch zu einem Radgeschwindigkeitssignal in einer Leitung 64 addiert, wodurch ehi Ausgangssignal »Vo« entsteht, welches dann ein Maß für den Fahrzeugschlupf ist. Dieses Signal wird zur Auslösung des Blockierschutzes der Fahrzeugbremse verwendet.

Das Radgeschwindigkeitssignal wird in der nachfolgend beschriebenen Weise erzeugt: Es ist eine Zahnscheibe 66 vorgesehen, die mit einem der Fahrzeugräder drehfest verbunden ist. Die 2!ähne der Scheibe, die aus magnetischem Material besteht, gelangen in und außer Deckung mit dem Kern einer Induktionsspule 68, ii: weicher dadurch Spannungsimpulse induziert werden. Jedesmal wenn das Induktionsfeld von einem Zahn durchlaufen wird, wird ein solcher Spannungsimpuls erzeugt, und diese Impulse werden einem Operationsverstärker 70 zugeführt. An die Ausgangsseite des Operationsverstärkers 70 ist ein Impulsformer 72 zur Umsetzung der eingegebenen Frequenz in eine Spannung angeschlossen. Die Spannung an der Ausgangsseite des Impulsumformers 72 wird der Basis eines Emivter-Folgers 74 der pnp-Bauart zugeleitet. Die Emitterspannung für den Emitter-Folger 74 wird ständig um einen festen Betrag höher als dessen Basisspannung gehalten. Der Kollektor des Emitter-Folgers 74 wird ständig um einen festen Betrag höher als dessen Basisspannung gehalten. Der Kollektor des Emitter-Folgers 74 liegt an Masse.
Die Emitterspannung des Emitter-Folgers 74 wird

über einen normalerweise geschlossenen Schalter 76 an einen Speicherkondensator 78 gelegt. Der Schalter 76 ist immer geschlossen mit Ausnahme während einer Fahrzeugbremsung, bei welcher er öffnet und hierdurch den Kondensator 78 isoliert. ι

Die eine Klemme des Kondensators 78 liegt an Masse. Die andere Klemme ist mit der Basis eines Emitter-Folgers 80 der npn-Bauart verbunden. Die Ausgangsspannung am Emitter des Emitter-Folgers 80 ist um einen festen Betrag geringer als die Spannung an der Basis, jedoch proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Bei geschlossenem Schalter 76 speichert der Kondensator 78 die vom Impulsumformer 72 gelieferten Spannungsimpulse und entwickelt somit eine Ladung. Diese Ladung wird jedoch abgetrennt, wenn sich der Schalter 76 öffnet. Während des Bremsvorgangs bleibt diese Ladung verhältnismäßig konstant und induziert eine sogenannte gespeicherte Spannung, welche ein MaB für die Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitpunkt des Bremsbeginns darstellt. Durch Vergleich dieses Signals mit dem künstlich geschaffenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal kann das Ausgangssignal »Vo« zu Steuerzwecken währenddes Bremsens herangezogen werden.

Die in F i g. 1 gezeigte Schaltung wirkt selbstkompensierend für solche Signale, die durch Berg- oder Tallage des Fahrzeugs induziert werden. Eine solche Lage würde normalerweise ein falsches Ergebnis liefern, das entweder eine höhere oder eine niedrigere Beschleunigung gegenüber dem wirklich zu liefernden Wert vortäuscht. Bei der gezeigten Schaltung erfolgt die Kompensation der Berg- oder Tallage jedoch selbsttätig, weil der Schalter 52 mit Ausnahme des Bremsbetriebs stets geschlossen ist. Es existiert dann dasselbe Bezugspotential zu jeder Zeit an der Ausgangsklemme d?s Steuerkondensators 40. Änderungen im Verzogcrungssignai aufgrund einer Berg- oder Tallag«; des Fahrzeugs führen dann zu keinen Änderungen der Spannung an der Ausgangsklemme des Kondensators 40.

40

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

55 60 65

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse mit einem vom Fahrzeug getragenen elektrischen Trägheits-Verzögerungsfehler, an des^sn Ausgang ein Integratorkreis angeschlossen ist, einem Drehzahlfühler zur Lieferung eines der Fahrzeuggeschwindigkeit vor dem Bremsen proportionalen Spannungssignals mit einem daran angeschlossenen Speicherkondensator, einem bei Beginn des Bremsens öffnenden Schalter zwischen dem Drehzahlfühler und dem Speicherkondensator und einem Schaltkreis zum Vergleich der resultierenden Signale des Integratorkreises und des Speicherkondensators dergestalt, daß die Ausgangsspannung des Schaltkreises gleich der Differenz zwischen der Spannung des Speicherkondensators und der Ausgang-Spannung des Integratorkreises ist, gekennzeichnet durch einen dem Integratorkreis (53) vorgeschalteten Verstärkerkreis mit einem Steuerkondensator (40) und mindestens einem Emitterfolgetransistor (36,38), dessen Basis das Ausgangssignal des Verzögerungsfühlers (10—18, 26, 30) aufnimmt, während die Ausgangselektrode des Emitterfolgetransistors (38) an die eine Klemme des Steuerkondensators (40) angeschlossen ist, wobei der Verstärkerkreis weiterhin einen Ausgangstransistor (44), dessen Basis an die zweite Klemme des Steuerkondeni nors (40) angeschlossen ist, sowie eine Bezugsspannungsquelle und einen Schalter (52) zur Anschaltung der Bezugsspannung an die zweite Klemme des Steuerkondensators (40) aufweist.

2. Elektronische Schaltung nacii Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheits-Verzögerungsfühler (10-18, 26, 30) einen Körper (10) aus piezoelektrischem Material umfaßt, dessen eine Seite (12) an den Verstärkerkreis (36—46) und dessen andere Seite (14) an einen Bezugsspannungspunkt angeschlossen sind.

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkondensator (40) mit einer Klemme an den gleichen Bezugsspannungspunkt wie die zweite Seite (14) des piezoelektrischen Körpers (10) angeschlossen ist und die andere Seite des Steuerkondensators (40) mit der ersten Seite des piezo-elektrischen Körpers (10) verbunden ist.