DE2327507A1

DE2327507A1 - Beschleunigungsgeber

Info

Publication number: DE2327507A1
Application number: DE19732327507
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Klotz
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1974-12-19
Also published as: JPS5022675A; GB1458845A; JPS5419315B2

Description

TELDIX GmbH 6900 Heidelberg
Grenzhöfer Weg 36

Heidelberg, den 24. Mai 1973 E/Pt-Sch/Pr E-286

B eschleunigungs geber

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsgeber, enthaltend eine Vorrichtung zur Bildung eines Beschleunigungssignales aus einem Geschwindigkeitssignal, welches einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird zur Abgabe eines Signales in Abhängigkeit vom Über- bzw. Unterschreiten einer vorwählbaren Beschleunigungsschwelle.

Problemstellung:

Beschleunigungsgeber werden insbesondere in Antiblockierrege!systemen von Fahrzeugen verwendet, bei welchen in Abhängigkeit von der Beschleunigung der Druck an den Bremsen beeinflußbar ist. Dabei werden im allgemeinen beim Über- oder Unterschreiten von Beschleunigungsschwellen, welche Je nach Fahrzeugtyp oder Bremssystem vorgewählt

409851/0501

/2

sind, elektrische Schaltsignale erzeugt zur Betätigung von Magnetventilen und zur Beeinflussung des Bremsdruckes. Unter Beschleunigung sei nachfolgend sowohl die im physikalischen Sinne positive Beschleunigung als auch die negative Beschleunigung, welche im Sprachgebrauch auch als Verzögerung bezeichnet wird, verstanden. So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 14-2 14-7 ein Beschleunigungsgeber bekannt, welcher aus einem Raddrengeschwindigkeitssignal ein Beschleunigungssignal bildet und bei Überschreiten einer Beschleunigungsschwelle nach einer Verzögerungszeit ein Signal abgibt. Diese Verzögerungszeit ist zweckmäßig um kurzzeitig wirkende Störungen, welche beispielsweise durch wellige Fahrbahn oder ein unrundes Fahrzeugrad verursacht sein können, herauszufiltern. Das genannte Signal wird in einem Antiblockierregelsystem dazu verwendet, den mit Beginn einer Bremsung eingeleiteten Druckabbau im Bremssystem zu beenden und den Druck konstant zu halten. Nach Auftreten weiterer Eegelkriterien wie Absenkung der Raddrehgeschwindigkeit um einen Prozentsatz von 5 bis 10 %, wird der Bremsdruck abgesenkt, wobei die negative Beschleunigung (Verzögerung) des Rades verringert und anschließend auch die Beschleunigungsschwelle unterschritten wird. Mit dem Unterschreiten der Beschleunigungsschwelle wird unmittelbar das Signal des Beschleunigungsgebers und die Absenkung des Bremsdruckes beendet, um eine zu große positive Beschleunigung des Rades zu vermeiden.

Hun hat es sich gezeigt, daß selbst die unmittelbare Beendigung des Gebersignales bei Unterschreiten der Be-. schleunigungsschwelle vor allem bei großen Beschleunigungswerten noch eine zu große Beschleunigung des Fahrzeugrades zur Folge hat.

AufRabe und Lösung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Beschleunigungsgeber derart auszubilden, daß das Gebersignal zeitlich vor dem Unterschreiten der tatsächlichen Beschleunigungs-

40 9 851/0501

/3

schwelle beendet oder erzeugt wird. Diese Aufgabe wird durch, die im ersten Patentanspruch, angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen:

Gemäß des zweiten Patentanspruches wird eine sehr vorteilhafte Ausführung vorgeschlagen, mit welcher aus dem als analogen Signal vorliegenden Drehgeschwindigkeit mittels eines als Differenzierglied geschalteten Operationsverstärkers zunächst ein analoges Beschleunigungssignal erzeugt wird. Bei zunehmender Beschleunigung wird am Ausgang des Operationsverstärkers ein Signal anstehen, welches der tatsächlichen Beschleunigung entspricht, in Abhängigkeit dieses Beschleunigungssignales wird über den Gleichrichter der Kondensator aufgeladen. Hit abnehmender Beschleunigung wird dann nicht mehr das Ausgangssignal des Operationsverstärkers auf den Eingang zurückgeführt, sondern die Spannung des genannten Kondensators, weither sich nach einer Zeitkonstanten (abhängig von Kapazität des Kondensators und Wert des Rückführwiderstandes) entlädt. Es wird somit mit einem schaltungsmäßig geringen Aufwand auf den Eingang ein Signal geführt werden, welches eine gegenüber der tatsächlichen Beschleunigung schnellere Abnahme des Ausgangssignales des Operationsverstärkers bewirkt. Mit Hilfe der nachgeschalteten Ver- gleichseinrichtung wird dann bei Unterschreiten der Beschleunigungsschwelle das Gebersignal beendet, wobei diese Beendigung zeitlich vor dem Unterschreiten der tatsächlichen Beschleunigung unter die Beschleunigungsschwelle erfolgt.

Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, gemäß des fünften Patentanspruches in Abhängigkeit vom,erreichten Bremsdruck das auf dem Eingang der Torrichtung (des Operationsverstärkers) geführte Signal zu beeinflussen. Dadurch wird die Größe der Abnähme des Beschleunigungssignales und infolgedessen auch der Zeitpunkt der Beendigung des Gebersignales beeinflussbar.

409851/0501 .

Der Bremsdruck in einem Bremskanal eines Antiblockierregelsystems kann bekanntlich, ein Maß für den Kraftschlußbeiwert /U zwischen Fahrzeugrad und Straßenoberfläche darstellen. Hat sich beispielsweise bei einem kleinen Kraftschlußbeiwert auch ein niedriger Bremsdruck ergeben, so ist auch die Gefahr einer zu schnellen Beschleunigung (positiv) des Fahrzeugrades nicht allzu groß. Andererseits würde eine zu frühe Beendigung des Gebersignales und damit der Druckab-.Senkung im Bremssystem keine ausreichend große Verzögerung des Fahrzeugrades zulassen. Es ist daher äußerst sinnvoll in derartigen Fällen die Abnahme des Beschleunigungssignales nicht wesentlich stärker als die Abnahme der .tatsächlichen Beschleunigung (negativ) vorzunehmen und somit das Gebersignal praktisch erst zur gleichen Zeit zu beenden, wenn die tatsächliche Radbeschleunigung die Beschleunigungsschwelle -unterschreitet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele:

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 - ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles;

Fig. 2 - ein Prinzipschaltbild eines elektronischen Beschleunigungsgebers zur Erzeugung von Signalen bei Verzögerungen;

Fig. 5 - die für den Beschleunigungsgeber gemäß Fig. 2 sich ergebenden Signalspannungsverläufe.

In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist ein Sensor i zur Gewinnung einer impulsfolge, deren Frequenz der Radgeschwindig-keit entspricht, dargestellt. Aus dieser Impulsfolge wird mittels eines bekannten Frequenz-Spannungsumformers 2 eine der Radgeschwindigkeit proportionale Gleich-

A0 98 5 1-/05 01

/5

spannung gebildet. Dieses Geschwindigkeitssignal wird in der Vorrichtung 3 in ein Beschleunigungssignal umgewandelt. Es ist weiterhin ein Rückführzweig 4- vorgesehen, über welchen bei Abnahme des am Ausgang der Vorrichtung 3 anstehenden B'eschleunigungsslgnales ein Signal auf den Eingang der Vorrichtung 3 gegeben wird. Das genannte Signal, welches insbesondere von der vorher erreichten Größe des Beschleanigungssignales abhängen kann, wird vörzeichenrichtig zu dem Geschwindigkeitssignal addiert, so daß eine gegenüber der tatsächlichen Geschwindigkeitsabnahme insgesamt größere Abnahme am Eingang der Vorrichtung 3 vorgetäuscht wird. Somit wird auch das Beschleunlgungssignal am Ausgang der Vorrichtung 3 schneller abnehmen. Der Vorrichtung 3 ist eine Vergleichseinrichtung 5 nachgeschältet, mit welcher das Beschleunigungssignal mit einer die Beschleunigungssehwelle darstellenden Spannung tf verglichen wird. Der Ausgang der Vergleichseinrichtung 6 ist mit einem Verzögerungsglied 7 verbunden, an dessen Ausgang 8 das Gebersignal beispielsweise zur Modulation des Bremsdruckes in einem Fahrzeug mit einem Antiblockierregelsystem abgegriffen- werden kann. Bei zunehmender Beschleunigung des Fahrzeugrades, dessen Geschwindigkeit durch den Sensor 1 erfaßt wird, wird beim Überschreiten der mit U vorgegebenen Beschleunigungsschwelle am Ausgang der Vergleichseinrichtung 6 ein Signal und nach einer durch das Verzögerungsglied 7 einstellbaren Zeit t^ auch am Ausgang 8 ein Signal anstehen. Bei abnehmender Beschleunigung wird über den Rückführungszweig 4- auf den Eingang der Vorrichtung 3 ein zusätzliches Signal wirksam, was zu einem schnelleren Absinken des Beschleunlgungsslgnales und somit zu einem zeitlich früheren Unterschreiten der Beschleunigungsschwelle in der Vergleichs einrichtung 6 führt. Das am Ausgang 8 anstehende Gebersignal wird daher auch zeitlich früher beendet, als bei Verarbeitung der tatsächlichen Radbeschleunigung.

In Fig. 2 Ist ein Prinzipschaltbild eines elektronischen ' Beschleunigungsgebers wiedergegeben, welcher zur Bildung

409851/0501

/6

eines Besclileunigungssignales U aus dem geschwindigkeitsproportionalen Eingangssignal TJ einen Operationsverstär-Jcer 10 aufweist. Der Operationsverstärker 1Ö ist eingangsseitig in bekannter Weise mit den Widerständen 11 - 14 und einem Kondensator 17 beschältet. Es ist weiterhin ein Rückführzweig mit einem Widerstand 18 und Kondensator 19 und außerdem eine Diode 20 vorgesehen. Die Kathode der genannten Diode 20 ist mit einem Ladekondensator 21 verbunden. Parallel zum Kondensator 21 ist ein Widerstand 25 vorgesehen, welcher durch Schließeneines Schalters 30 über den Widerstand 28, die Dioden 29, 30 sowie den Transistor 26 abgeschaltet werden kann. Das am Ausgang des Operationsverstärkers 10 bzw. am Widerstand 23 anstehende Beschleunigungssignal TJ wird über einen Widerstand 39 zu der Vergleichseinrichtung geführt, welche zwei Transistoren 35* 36 aufweist. Die Emitter der genannten Transistoren sind über einen Widerstand 34- mit der Versorgungsspannungsquelle Ug verbunden. Die Basis des Transistors 35 liegt an einem Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 33 > mit welchem über die derart geschaffene Vergleichspannung U die Beschleunigungsschwelle einstellbar ist. Die .nachgeschaltete Versorgungseinrichtung enthält einen Transistor 42, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden ist, und weiterhin einen Kondensator 41, der bei gesperrtem Transistor 42 über den Widerstand 40 in Abhängigkeit von dem Beschleungigungssignal U aufladbar ist.

Der Kondensator 41 ist über eine Diode 43 mit einem Transistor 45 verbunden, an dessen Kollektor das Gebersignal U abgegriffen werden kann.

In Fig. 3 ist zur Erläuterung der Funktionsweise des Beschleunigungsgebers das geschwindigkeitsproportionale Eingangssignal U der Einfachheit halber als cosinus-Funktion dargestellt. Es sei davon ausgegangen, daß aufgrund einer eingeleiteten Bremsung die Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades abnimmt, wobei selbstverständlich das Eingangssignal TJ immer das gleiche Vorzeichen aufweisen soll. Mittels der als Di-fferenzierglied geschalteten Operationsverstärkers 10 wird das Beschleuni

gungssignal U gebildet, welches am Ausgang des genann-409851/0501

/7

■■■■'■,■ ■;".■.- ."■■■■■"■ :

ten Operationsverstärkers 10 ansteht. Solange das Signal U_& unter der Beschleunigungsschwelle TL, liegt, ist in der 7ergleichseinrichtung der Transistor 36 durchgeschaltet, so daß am Ausgang das Gebersignal U_ ansteht. Beim Überschreiten der Beschleunigungsschwelle wird der Transistor 36 gesperrt und das Gebersignal U wird» wie weiter unten T>e— schreiben werden soll, nach einer gewissen Verzögerungszeit -ty, verschwinden* Hit zunehmender Beschleunigung wird der Ladekondensator 21 durch das Beschleunigungssignal U über die Diode 20 gemäß dem.Spannungsverlauf TT aufgeladen. Hat das Beschleunigungssignal U das Maximum erreicht und nimmt es anschließend aufgrund der verringerten Änderung des Eingangssignales etwas ab, so wird die Diode 20 sperren. Ist nun auch der Transistor 26 im gesperrten Zustand, so wird der Kondensator nach einer Zeitkonstanten entsprechend der Werte des Kondensators 21 und des Widerstandes 18 entladen. Die Kondensatorspannung entspricht dabei nicht mehr dem um die Durchlaßspannung der Diode 20 verringerten Beschleunigungssignal« Da nunmehr die dem Betrage nach zu hohe Kondensator spannung II über den Eiick— führwiderstand 18 auf den Eingang des Operationsverstärkers 10 geführt wird, ergibt sich für das Beschleunigungssignal TJ eine stärkere Abnahme als es der tatsächlichen Änderung des Eingangssignales-U- entsprechen würde. Die Beschleunigungsschwelle wird somit von dem Beschleunigungssignal U um die Zeit t_o vorher unterschritten, als es sich bei fehlendem Kondensator 21 und kurzgesehlossener Diode 20 gemäß dem gestrichelt gezeichneten Verlauf ergeben würde. Somit ist in sehr einfacher Weise eine vorzeitige Signalabgabe des Gebersignales TJ■ möglich, wenn sich die

S -

Beschleunigung verringert. Eine unzulässig starke Geschwindigkeitserhöhung des Fahrzeugrades im nachfolgenden Zeitabschnitt wird dadurch vermieden.

/8

409851/0501

Vie sich, aus den obigen Ausführungen ergibt, ist die Größe der Zeitverschiebung t~ von der Zeitkonstanten, mit welcher sich der Kondensator 21 entlädt, abhängig. Es war bisher angenommen, daß der zum Ladekondensator parallel liegende Widerstand 25 infolge des gesperrten Transistors 26 außer acht gelassen werden kann. Hierzu ist der Schalter 30 durch den Bremsdruck in einem Fahrzeug mit Antiblockierregelsystem geschlossen, wobei bekanntlich aus einem hohen Bremsdruck auch auf einen hohen Eraftschlußbeiwert /U zwischen Straße und Fahrzeugrad geschlossen werden kann. Stellt sich bei einem geringerem Kraftschlußbeiwert auch ein geringerer Bremsdruck ein, so öffnet der Schalter 30 und der Transistor 26 wird leitend. Die Zeitkonstante für die Entladung des Kondensators 21 kann somit verringert und gegebenenfalls aufgehoben werden, so daß auch die Zeit t2 entsprechend verringert wird.

Anstelle der Parallelschaltung des Widerstandes 25 und des Transistors 26 zum Ladekondensator 21 wird gemäß einer vorteilhaften Schaltungsvariante (nicht dargestellt) vorgeschlagen, einen Transistor mit dem Ladekondensator in Reihe zu schalten. Ist der genannte Transistor geöffnet, so lädt sich über dessen Kollektor-Emitter-Strecke der Ladekondensator mit anwachsender Beschleunigung auf. Bei abnehmender Beschleunigung bewirkt dann die Kondensatorspannung eine Zeitverschiebung t_? wie oben bereits beschreiben. Ist hingegen der genannte Transistor gesperrt, so ist der Ladekondensator unwirksam und eine Zeitverschiebung kann nicht auftreten. _s

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht dargestellt) wird als Gleichrichterelement anstelle der Diode 20 ein Transistor in Kollektor-Schaltung mit einem Kondensator als Emitterwiderstand verwendet. Das an der Basis anstehende anwachsende Beschleunigungssignal bewirkt einen entsprechenden Emitterstrom zum Aufladen des

409851/0501

/9

Ladekondensators. Mit abnehmender Beschleunigung wird der genannte Transistor sperren und die nach einer Zeitkonstanten langsam abnehmende Kondensatorspannung wird unabhängig vom Beschleunigungssignal auf den Eingang des Operationsverstärkers zurückgeführt.

Zur Realisierung der beim Überschreiten einer Beschleunigungsschwelle im allgemeinen erfoderliehen Verzögerungszeit (t^.) ist ein Verzögerungsglied vorgesehen. Überschreitet das Beschleunigungssignal ü_a die Vergleichsspannung U , so wird der Transistor 36 in bekannter Weise gesperrt, so daß auch der zuvor leitende Transistor 42 kein Strom mehr führen kann. Dadurch wird der Kondensator 41 über den Widerstand 40 aufgeladen. Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Ladungsgeschwindigkeit auch mit zunehmender Anderungsgeschwindigkeit des Beschleunigungssignales zunimmt. Die zum Durchschalten des Transistors erforderliche Spannungsschwelle wird schneller erreicht, so daß die Verzögerungszeit t,, auch entsprechend kürzer ist. Somit ist die Forderung beim Übersehreiten der Beschleunigungsschwelle für größer werdende Radbeschleunigungen auch eine kürzere Verzögerungszeit zu erhalten mit einem geringen Schaltungsaufwand erfüllt.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist von einem abnehmenden Geschwindigkeitssignal ausgegangen worden, wie es beispielsweise beim Abbremsen und der damit verbundenen Verzögerung (negative Beschleunigung) auftritt. Es sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Beschleunigungsgeber selbstverständlich auch zur Auswertung von zunehmenden Geschwindigkeitssignalen geeignet ist. Wesentlich ist in allen Fallen, daß nach dem überschreiten des Maximalwertes des Beschleunigungssignales auf den Eingang des Operationsverstärkers bzw* der Vorrichtung zur Bildung des Beschleunigungssignales ein Signal gegeben wird, durch welches eine größere Geschwindigkeitsänderung vorgetäuscht wird.

- Patentansprüche - ' 4098 51/0501

/10

Claims

Patentansprüche

[ LjBeschleunigungsgeber, enthaltend eine Vorrichtung zur ^^ Bildung eines Beschieunigungssignales aus einem Geschwindigkeitssignal, welches erstere einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird, zur Abgabe eines Signales in Abhängigkeit vom Über- bzw. Unterschreiten einer vorwählbaren Beschleunigungsschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß bei abnehmender Beschleunigung ein vorzugsweise von dem vorher erreichten maximalen Beschleunigungssignal abhängiges Signal auf einen Eingang der genannten Vorrichtung geführt wird, derart, daß die Abnahme des Beschleunigungssignales stärker ist als die der tatsächlichen Beschleunigung.
2. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 1, wobei zur Bildung des Beschleunigungssignales ein Operationsverstärker vorgesehen ist, welcher mittels Rückführwiderstand und Eingangskondensator als Diefferenzierglied geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Operationsverstärkers über einen Gleichrichter mit dem genannten Rückführwiderstand verbunden

It

ist, der genannte Gleichrichter zusammen mit dem Rückführwiderstand mit einem Ladekondensator verbunden ist.
3. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter eine Diode vorgesehen ist, deren Anode am Ausgang des Operationsverstärkers liegt.
4-, Beschleunigungsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter ein Transistor vorgesehen ist, dessen Basis am Ausgang des Operationsvei*- starkers liegt, dessen Emitter mit dem genannten Ladekondensator und dem Rückführwiderstand verbunden ist,

409851/050 1 /_ΛΛ

232750T

während der Kollektor des genannten Transistors über einen Widerstand an der Versorgungsspannung liegt.
5- Beschleunigungsgeber nach. Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet _T daß vorzugsweise in Abhängigkeit vom erreichten Bremsdruck bei einem Fahrzeug mit Antiblockierregelsystem das auf den Eingang der Vorrichtung geführte Signal beeinflußbar ist.
6. Beschleunigungsgeber nach einem der Ansprüche 2 bis

4- und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Ladekondensator ein vom Bremsdruck in seinem Wert beeinflußbarer Widerstand vorgesehen ist, zur Veränderung der Entladezeit des Kondensators.
7. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ladekondensator ein mit einem Schalttransistor in Reihe liegender Widerstand vorgesehen ist.
8. Beschleunigungsgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 4- und 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator 21 mit der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors in Reihe geschaltet ist.
9· Beschleunigungsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichseinrichtung ein Verzögerungsglied nachgeschaltet ist zur verzögerten Abgabe eines Signales bei Überschreiten des Beschleunigungssignales über die mit der Vergleichseinrichtung vorwählbaren Beschleunigungsschwelle.
10. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes in Abhängigkeit von der Änderungsgeschvnndigkeit des Beschleunigungssignales veränderbar ist.

Heidelberg, den 2A-. Hai 1973
E/Pt-Sch/Pr E-286

40985 1/0501