DE2364862A1

DE2364862A1 - Kraftfahrzeugleitsystem

Info

Publication number: DE2364862A1
Application number: DE2364862A
Authority: DE
Inventors: David Stephen Hobday
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1974-07-11
Also published as: ZA739645B; AU6403873A; GB1455118A; JPS49126029A; FR2212256A1; IT1000403B

Description

COHAUSZ & FLORACK ._

PATENTANWALTSEÜRO 4 DÜSSELDORF SCHUMANN8TH. 97

PATENTANWÄLTEi Dipl.-Ing. W. GOHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORAGK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing,, Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER

C.A.Y. Limited

Well Street

GB-Birmingham 24. Dezember 1973

Kraftfahrzeugleitsystem

Me Erfindung betrifft ein Kr aftfahrzeugleit sys tea, bei dem das Leiten des Fahrzeugs durch Signale bewirkt wird, die von einem elektrischen Leiter ausgesendet werden, welcher längs des Wegs angeordnet ist, den das Fahrzeug einsehlagen soll, wobei·das Fahrzeug ein Bremssystem aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Leitsystem in einfacher und zweckmäßiger Form zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist ein System dieser Art gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung von elektrischen Inpulsen, die die Funktion des Bremssystems, steuern, wobei die Impulse eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige dauer haben und nur dann erzeugt werden, wenn ein Bremsen erforderlich, ist.

Bach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel gekennzeichnet durch einen Funktionsverstärker, an dessen einen Eingangsanschluß eine Steuerspannung angelegt wird, die sich entsprechend einer Betriebsgröße des Fahrzeugs ändert, wobei an den anderen Eingangsanschluß des Verstärkers eine Bezugsspannung angelegt wird, derart, daß die Impulse nur dann erzeugt werden, wenn die Steuerspannung sich in bezug auf die Bezugsspannung um einen bestimmten Betrag geändert hat.

lach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird an einen der Ein-27 547

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gahgsanschlüsse des Terstärkers eine Sägezahnwellenform mit. einer von der Drehzahl des Motors abhängigen Frequenz; angelegt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels eines automatischen Fahrzeugleitsystems näher beschrieben, das ein Bremsen an beiden Seiten des Fahrzeugs gleichzeitig entsprechend einer überhöhten Geschwindigkeit und ferner auch ein unterschiedliches Bremsen entsprechend dem Ausgang eines Fehlerdiskriminators bewirkt, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In den ■ Zeichnungen sind: '

Fig. 1 ein Schema, das die verschiedenen Bauteile des Gystems

zeigt, und
Fig. 2 bis 5 Diagramme "verschiedener Wellenfqrmen»

Gemäß Fig. 1 ist eine Radimpulseinheit 1 an eines der Fahrzeugräder angebracht, und diese arbeitet in einer solchen Weise, daß eine Umdrehung des Rads eine Einheitszahl von Impulsen liefert. Die Impulse von der Einheit 1 werden an einen Impulsformer 2 angelegt, der eine Kette von Rechteckwellenimpulsen erzeugt, wie das in Fig. 2 bei 24 gezeigt ist. Die Impulse von der Einheit 1 sind bei 23 gezeigt. Die Ausgangsimpulse vom Impulsformer 2 haben eine konstante Spannungsamplitude und eine.konstante Dauer.

Die Ausgangsimpulse vom Impulsformer 2 werden an einen Sägezahngenerator 5 angelegt, der einen Wellenformausgang hat, wie er bei 25 in Fig. 2 gezeigt ist. Der Sägezahngenerator ist zur Erzeugung einer Sägezahnwellenform eingerichtet, die einen mittleren Gleichstromwert hat, der mit der Erhöhung der Frequenz der Sägezahnimpulse größer wird.

Die Ausgangswellenform des Sägezahngenerators 3 wird an den negativen EingangsanSchluß eines Funktionsverstärkers 6 angelegt, der in Umschaltfunktion betrieben wird. Der positive AEingangsanschluß des Verstärkers 6 erhält eine Gleichstromspannung vom Scheiber eines Potentiometers 7· Die Stellung des Scheibers kann eingestellt wer-

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den, um eine vorbestimmte Bezugsspannung zu liefern, deren Größe die maximale Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs wiedergibt.

Venn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter der maximalen Sollgeschwindigkeit liegt, ist der mittlere Gleichstromwert bzw. die Steuerspannung der Sägezahnwellenform derart, daß zu keiner Zeit die an den positiven Eingangsanschluß angelegte Spannung von der überschritten wird, die an den negativen Eingangsanschluß angelegt wird. Der Ausgang des Verstärkers ist damit ein stetiger Wert. Wenn andererseits gemäß der Darstellung in Fig. 5 eier mittlere Gleichstromwert 25c der Sägezahnwelle 25 so stark ansteigt, daß die Größe der Spitzen der Sägezahnwelle (Amplitude) über der Bezugsspannung liegt, die bei 25d angedeutet ist, verringert sich der Ausgang des Verstärkers auf Null über die Zeit hinweg, während der die Bezugsspannung überschritten wird. Das ist der Zustand, der herrscht, wenn die maximale Sollgsschwindigkeit des Fahrzeugs überschritten wird. Mit weiterer Erhöhung der GeschwH&Lndigkeit des Fahrzeugs, erhöht sich die Zeit, während der der Ausgang des Verstärkers auf Null gesenkt wird. Der Verstärkerausgang ist damit . ein Impuls, wie das bei 26 angeduetet ist.

Der Ausgang des Verstärkers 6 kann für den Fall eines Fahrzeugs, bei dem ein unterschiedliches Bremsen des Fahrzeugs an gegenübrliegenden Seiten des Fahrzeugs zum Unterstützen oder Erzeugung des Lenkungseffekts nicht benötigt wird, duerch einen Leistungsverstärker 8 an ein Bremsbetätigungsglied 9 angelegt werden, das ein Betätigen der Fahrzeugbreiasen bewirkt. Es versteht sich, daß der Verstärker 8 und das Betätigungsglied 9 so angeordnet sind., daß die Bremskraft dann aufgebracht wird, wenn der Ausgang des Verstärkers 6 Null ist. Auf diese Weise werden die Bremsen des Fahrzeugs in einer Folge kurzer Stöße angelegt, wobei sich die Zeitdauer des Anlegens der Bremsen verlängert, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über der Sollgeschwindigkeit üfeerhöht. Es versteht sich, daß die Größe der Bezugsspannung, die vom Potentiometer 7 geliefert wird, eingestellt werden kann, um den betreffenden Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ■ gerecht zu werden.

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Für den Fall eines Fahrzeugs, bei dem ein unterschiedliches Bremsen benötigt wird, wird, wie noch zu erläutern sein wird, der Ausgang· des Verstärkers 6 an einen Eingangsanschluß jeder von zwei ODSEl-Torschaltungen 10a, 10b angelegt. Die Ausgangsanschl'üsse jeder der Torschaltungen 10a, 10b sind mit den betreffenden Eingängen zweier Leistungsverstärker 8a, 8b verbunden, die die Bremsbetätigungsglieder 9a> 9b steuern, und diese weiederum steuern die 33rGasbetätigung an. gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs. Wenn der Ausgang des Verstärkers 6 auf Null absinkt, wie erläutert, werden beide Betätigungsglieder 9a und. 9b in Funktion gesetzt. Fs versteht · sich, daß auf diese Weise der Veerstäker 8 und das Betätigungsglied 9 entfallen. " ■ ■

zusätzlich zum gemeinsamen Bremsen ein unterschiedliches Bremsen erforderlich ist, werden die Eägezahnimpulse von dem Sägezahngenerator 5 mit dem von einem Fehlerdiskreiminator erzeugten Fehlersignal verwendet, wobei der Diskriminator ein Signal von einem Zensorkopf 11a erhält. Der Ausgang von diesem Diskriminator ist bei. 12 gezeigt, und er ist proportional zur Abweichung des Fahrzeugs von der erforderlichen Bahn, wie sie durch den Leitleiter bestimmt wird. Ein Teil des^Ausgangs des Sägezahngenerators 3 kommt von einem Potentiometer 13 und wird parallel zu den negativen Eingangsanschlüssen von Fun*ktionsverstärkeren 14 und 15 über Kondensatoren 16 und 17 geleitet, die dazu dienen, die Gleichstromkomponente des Signals zu "blockieren, so daß nur die Wechselstromkomponente zu den beiden Verstärkern geht. Der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 14 ist mit einer positiven-Bezugsspannung versehen, die von einer Widerstandskette RI, R2 und S3 abgeleitet ist, deren unteres Ende in bezug auf das obere Ende neagativ ist. Diese Widerstandskette liefert außerdem eine negative Bezugsspannung unter der Bezugsgröße des Verstärkers zum negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 15 durch einen Widerstand.

Die Ausgangsspannung des Fehlerdiskriminators 11, die eine Steuerspannung bildet, wird ebenfalls an den negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 14 durch einen Widerstand angelegt, ebenso an den positiven Eingangsanschluß, des Verstärkern 15.

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Wenn zunächst der Verstärker 15 "betrachtet wird, wird dessen negativer Eingangsanschluß zunächst mit einem Teil der Sägeζahnwellenform vom Sägezahngenerator 3 "und. von der Gleichstrombezugspannung beliefert, die von der Widerstandskette kommt, wie das bei 27 in Fig· 4 gezeigt ist. Wenn das Fahrzeug sich auf der richtigen Bahn befindet, ist die Ausgangsspannung des Fehlerdiskriminators 11 .größer als die negative Vorspannung, die an den negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 15 angelegt wird. Wenn das Fahrzeug nach links von der richtigen Bahn abweicht, erhält die Ausgangsspannung des Diskriminators 11 beispielsweise eine größere negative Komponente in bezug auf die gelieferte Bezugsspannung. Wenn sich die Ausgangsspannung des Fehlerdiskriminators erhöht, erreicht sie einen Punkt, wo sie stärker negativ wird als die positiven Spitzen der Wellenform 27, die an den negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 15 angelegt wird. Dieser Zustand ist durch die Linie bei 28 in Fig. 4 wiedergegeben, aus der zu sehen ist, daß die Spitzen der Sägezahnwellenform 27 sich über den Wert 28 hinaus erstrecken, um kleine dreieckige Flächen %zu bilden. Während der Zeiten, die von diesen Flächen bestrichen werden, verringert -sich der Ausgang des Verstärkers 15 auf UuIl, wie das bei 29 in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Ausgangsimpulse werden durch die ODER-Torschaltung 10b und den zugehörigen Verstärker 8b an das Betätigungsglied 9i> für die rechten Bremsen angelegt, und der entstehende Bremseffekt bewirkt, daß sich das Fahrzeug nach rechts bewegt, um damit das Fahrzeug in Sichtung auf die gewünschte Bahn zu bewegen, die durch den Leitleiter bestimmt wird, um damit den Ausgang vom Fehlerdiskriminator 11 zu verringern.

Der Funktionsverstärker I4 wird in dem Fall in Funktion gesetzt, daß ein Fehlersignal in entgegengesetzter Richtung auftritt. Diese Fehlerspannung wird an den negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 14 zusammen mit einem Teil der Sägezahnwellenform vom Generator 3 angelegt, wie das bei 30 in Fig. 5 gezeigt ist. Der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 14 erhält eine konstante Bezugsspannung, die von der Widerstandskette abgeleitet wird, wie das schon beschrieben worden ist, und diese ist in bezug auf den Bezugs-

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wert des Verstärkers 14 positiv, was bei 31 in fig. 5 gezeigt ist;* Solange die Spitzen der ^älenform 30· unter diesem Bezug*swert 31-liegen, erfolgt kein Ausgang vom Verstärker. Wenn sich das Fahrzeug jedoch, nach rechts vom Leiter bewegt, um ein entsprechendes Fehlersignal zu erzeugen, das an den negativen Eingangsansehluß des Verstärkers 14 angelegt wird,, wird der mittlere ¥ert der Sägezahnwellenform stärker positiv. Wenn die Abweichung einen ausreichenden Wert erreicht, erstrecken sich die Spitzen der Sägezahnwellenform über den Wert 31 hinaus, und der Ausgang des Verstärkers 14 wird auf Null während der Zeiten verringert, die den dreieckigen !"lachen entsprechen, welche bei 32 gezeigt sind. Der Ausgang des Verstärkers 14 wird durch die ODER-Torschaltung 10a an den zugehörigen Verstärker 8a und an das Betätigungsglied Ja für die linken Bremsen angelegt, und das Fahrzeug wird damit veranlaßt, sich nach links in richtung· auf die gewünschte Bahn zu bewegen, um damit das Signal vom, Fehler diskriminator zu verringern, bis dieser einen V/ert erreicht, bei dem die Impulse wieder aufhören.

Wenn folglich die Geschwindigkeit zu hoch wird, werden beide Bremsbetätigungsglieder gleichzeitig betätigt, um das Fahrzeug zu verlangsamen, während dann, wenn das Fahrzeug entweder nach links oder nach rechts von der gewünschten Bahn abeweicht, und zwar mehr als einen bestimmten Betrag, das entsprechende der beiden Bremsbetätigungsglieder eingeschaltet wird, um das Ffeahrzeug in seine Bahn zurückzuführen oder zurückzuführen helfen.

Wenn das unterschiedliche Bremsen allein erforderlich ist, d.h. ohne gemeinsames Bremsen, entfallen der Verstärker 6, das Potentiometer 7 und die ODER-Torschaltungen 10, und die Signale von den Verstärkern 14 und 15 werden direkt an die Verstärker 8a und 8b angelegt.

Mitunter ist es wünschenswert, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit den Sollwert längere Zeit überschreitet, daß die Stoppbetätigung des Kraftfahrzeugmotors in Funktion gesetzt wird, um dies Zufuhr von Kraftstoff zum Motor zu unterbrechen. Das kann dadurch erreicht werden, daß der Ausgang des Verstärkers 6 benutzt wird, um einen Transistor zu steuern, der als iTebenschluß zu einem Kondensator wirkt,

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welcher von einer Gleichstromquelle über einen Widerstand geladen wird. ¥enn die Spannung am Kondensator einen Sollwert annimmt, wird die Stoppbetätigung in Funktion gesetzt, um die Zufuhr von Kraftstoff zu unterbrechen. Unter normalen Bedingungen wird der Transistor eingeschaltet, wenn der Terstärkerausgang positiv ist und der Kondensator entladen wird. ¥enn der Verstärkerausgang auf Null absinkt, schaltet sich der Transistor aus, und der Kondensator beginnt sich aufzuladen. Wenn das Bremssystem des Fahrzeugs mit der überhöhten Geschwindigkeit fertig werden kann, wird der Transistor wieder eingeschaltet, wenn der Ausgang des Verstärkers 6 wieder größer wird,, um damit ein Entladen des Kondensators zweckmäßigerweise durch den ¥eg zu bewirken, durch den er geladen wird. Wenn die Geshwind-igkeit des Fahrzeugs jedoch weiter steigt, lädt sich der Kondensator allmählich, bis ein Punkt erreicht wird, bei dem die. Stoppbetätigung in Funktion gesetzt wird, so daß der Fahrzeugmotor die Bremswirkung der Fahrzeugbremsen ergänzen kann.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche L~— -■— - - —

1. Automatisches Fahrzeugleitsystem, bei dem das Leiten des Fahrzeugs durch Signale bewirkt wird, die von einem elektrisehen Leiter ausgesendet werden, welcher Längs des Wegs angeordnet ist, den das Fahrzeug einschlagen soll, wobei das Fahrzeug ein Bremssystem aufweist, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung von elektrischen Impulsen, die die Funktion des Bremssystems steuern, wobei die Impulse" eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Dauer haben und nur dann erzeugt werden, wenn ein Bremsen erforderlich ist.

2. Leitsystem nach Ansp-aruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Funktionsverstärker aufweisen, an dessen einen Eingangsanschluß eine Steuerspannung angelegt wird, die sich entsprechend einer Betriebsgröße des Fahrzeugs ändert, wobei an den anderen Eingangsanschluß des Verstärkers eine Bezugsspannung angelegt wird, derart, daß die Impulse nur dann erzeugt werden, wenn die Steuerspannung sich in bezug auf die Bezugsspannung um einen bestimmten Betrag geändert hat. ,

3. Leitsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Eingangsanschlüsse des Verstärkeers mit eint.r Sägezahnwellenform beschickt wird, die eine von der Motordrehzahl abhängige Frequenz"hat.

4. Leitsystem nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal von einem Potentiometer abgeleitet ist, das zu einer Gleichstromquelle parallelgeschaltet iöt, und'an den positiven Eingangsanschluß .des Yerstärkes angelegt wird, wobei das Steuersignal und die Sägezahnwelle von einem Sägezahngenerator abgeleitet sind_o

5ο Leitsystem nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der b-ägezahngeneraetor eine Sägezahnwelle liefert, deren mittlerer Wert das Steuersignal wiedergibt, wobei der mittlere Vert mit höher werdender Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird.

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6» Leitsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus™ gang des Verstärkers über einen weiteren Verstärker an ein Bremsbetätigungsglied des Fahrzeugbperassystems angelegt wird, derart, daß ■bei Überschreiten eines dur-oh die Bezugsspannung bestimmten Werts für die Fahrzeuggesehwindigkeit die Fahrze.ugsbremsen angezogen werden. .

7. Leitsystem. nach Anspruch J5* gekennzeichnet durch zwei der Funktionsverstärker, von denen einer einen Impulsausgang zur Steuerung eines ersten Bremsbetätigungsglieds erzeugt, das einen Teil des Bremssystems an einer Seite des Fahrzeugs bildet, und von denen der andere einen Impulsausgang zur Steuerung eines zweiten Bremsbetätigungsglieds erzeugt, das einen Teil des Bremssystems an der anderen Seite des Fahrzeugs bildet.. .

8. Leitsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Eingangsanschluß des einen Verstärkers mit einer ersten Bezugsspannung versorgt wird und daß der negative Eingangsanschluß mit einer ersten Steuerspannung und den? Sägezahnwellenform beschickt wird, wobei der positive üingangsanschluß des anderen Verstärkers mit einer zweiten Steuerspannung beschickt wird und der negative Eingangsanschluß des anderen Verstärkers mit einer zweiten Bezugsspannung und mit der Sägezahnwellenform beschickt wird,

9» Leitsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite. Steuerspannung Gleichstromspannungen sind, die von einem Fehlerdiskriminator abgeleitet sind, der ein Signal von einem Sensorkopf empfängt_t welcher am Fahrzeug sitzt, wobei das erste und das zweite Signal sich mit dem Abweichen des Fahrzeugs von der Bahn .ändern, die durch den Leiter vorgegeben ist, derart, daß bei Abweichen des Fahrzeugs zu einer oder zur anderen Seite der von dem Leiter ,be stimmt en Bahn um mehr als einen bestimmten Betrag die Bremsen an der einen oder an der anderen Seite des. Fahrzeiigs angezogen werden, derart, daß das Fahrzeug in die vorgegebene Bahn zurückgeführt wird Tjner die Rückführung in diese vorgegebene Bahn unterstützt wird,

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10.» Leitsystem nach. Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Bezugs spannung von einem Sparustungst ei lernet ζ werk stammen,, das zwischen die Anschlüsse einer gleichstromquelle geschaltet ist,

11, Leitsystem nach Anspruch" 10, gekennzeichnet durch einen weiteren Funktionsverstärker, der mit einem seiner EingangsanSchlüsse mit einer weiteren Gleiehstrom-Bezugsspannungsqeulle verbunden ist und der mit seinem anderen Eingangsanschluß mit dem Ausgang eines Säge^ zahngenerators verbunden ist, welcher die Sägezahnwellenform erzeugt und so aufgebaut ist, daß der mittlere Gleiehstromwert der Sägezahn«· wellenform sich entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ändert, derart, daß die Steuerspannung für den weiteren Verstä-Fker geliefert wird«

12, Ljgitsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang von dem weiteren Funktionsversätärker zur Steuerung des ersten und des zweiten Betätigungsglieds zusammen verwendet wird, derart, daß dann, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen Sollwert überschreitet, wie er durch, die Größe der weiteren Gleichstrom-Bezugsgpannung bestimmt wird, die Bremsen an beiden Seiten des Fahreeugs ange-* le.g-t werden=

13« LeJLtsystem nach Ansprucii 12, dadurch gekennzeichnet., daß die Be« .tätigungssignale an. die Bremsbetätigungsglieder durch einen ersten bzw, einen zweiten Verstärker angelegt werden, wobei die lingangsan^ Schlüsse des ersten bzw. des zweiten Verstärkers mit den Ausgangs« angehlüssen des einen bzw, des anderen Verstärkers über- zwei 03DElI-Tprschaltungen verbunden sind, wobei ein Eingangsangehluß jeder der ODEß-Torschaltungen mit dem Ausgangsanschluß des weiteren Funktions-Verstärkers verbunden igt» .

14· Leitsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch auf den Ausgang des Funktionsverstärkers zur Steuerung der Funktion einer Stoppbetätigung des Fahrzeugsüiotors ansprechende Mittel,

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