DE2932858A1

DE2932858A1 - Steuersystem fuer die antriebsmotoren eines fahrzeuges, das durch getrennten antrieb beider fahrzeugseiten lenkbar ist

Info

Publication number: DE2932858A1
Application number: DE19792932858
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony Archer
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-08-15
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1980-03-06
Also published as: US4296361A; JPS5529696A; FR2433432A1

Description

LUC 22

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham, Grossbritannien

Steuersystem für die Antriebsmotoren eines Fahrzeuges, das durch getrennten Antrieb beider Fahrzeugseiten lenkbar ist

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für das Antriebsmotorenpaar eines Fahrzeuges, dessen Fahrwerksräder zu beiden Seiten des Fahrzeuges jeweils unabhängig voneinander von einem der Motoren angetrieben sind, und das durch Veränderung der Stromzufuhr zu den zwei Motoren in einer Weise lenkbar ist, daß der eine Motor das ihm zugehörige Rad schneller dreht als der andere.

Es sind Steuersysteme für die Antriebsmotoren bekannt, die aus zwei Motorsteuerkreisen bestehen, deren Funktionen durch einen einzigen, gemeinsamen Handsteuerhebe1 wählbar sind, der so beweg-

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bar ist, daß sich mit ihm der Stromdurchfluß durch die einzelnen Motoren wie auch die Stromflußrichtung verändern lassen. Der Hebel wird durch eine Rückstellkraft jeweils in eine mittlere Leerlaufstellung zurückgeholt, in der der Stromzufluß zu den Motoren abgeschaltet ist und die Motoren elektrisch gebremst sind. Das gleiche System bewirkt auch eine elektrische Bremsung eines der Motoren, wenn der Hebel in eine Stellung bewegt wird, in der der andere Motor mit Strom versorgt wird, aber kein Strom durch den ersten Motor fließt. Diese Steuerstellung würde dann vorkommen, wenn das Fahrzeug auf eine Steigung hinuntergesteuert wird. Dabei besteht jedoch eine Neigung des Fahrzeuges, sich um seine Achse zu drehen, woraus sich ergibt, daß eine nennenswerte elektrische Bremsung eines Motors im Unterschied zum Freilauf ohne Stromdurchfluß nur dann erfolgen sollte, wenn beide Motoren gebremst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für das Paar von Antriebsmotoren eines Fahrzeuges der eingangs bezeichneten Art auf einfache und zweckmäßige Weise auszubilden.

Ein solches Steuersystem für ein Paar von Antriebsmotoren eines Fahrzeuges der bezeichneten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung mit einem Schaltzustand vorgesehen ist, bei dem die Motoren in Reihe mit Widerständen in einem Schaltkreis liegen, wenn die Stromzufuhr zu beiden Motoren unterbrochen ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuersystems unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Darin stellen dar:

Figur 1 ein Schaltschema des Steuersystems und

Figur 2 eine Draufsicht auf die zugehörige Steuerhebelanordnung mit Angabe der Schaltfunktionen für die einzelnen Steuerhebe 1ste1lungen.

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Der Schaltplan der Figur 1 enthält einen ersten und einen zweiten permanentmagnetischen Elektromotor 10 bzw. 11. Der Motor 10 ist mit dem Antriebsrad an der linken Seite des Fahrzeuges und der Motor 11 mit dem Antriebsrad an der rechten Seite des Fahrzeuges verbunden. Vorausgesetzt, daß die Polungen der Anschlüsse jedes Motors so sind, wie in Figur 1 dargestellt, drehen beide Motoren ihre zugehörigen Räder in Vorwärtsrichtung, wenn den Motoren Strom zugeführt wird.

Das Fahrzeug kann beispielsweise ein selbstfahrender Invalidenrollstuhl sein, der durch unterschiedliche Einstellung des Stromzuflusses zu den Motoren gelenkt wird, wodurch bewirkt wird, daß ein Rad sich schneller dreht als das andere, um den Steuereffekt zu erzeugen. Wie aus der folgenden Beschreibung noch deutlicher hervorgehen wird, kann in einigen Situationen einer der Motoren auf Rückwärtslauf geschaltet werden, während der andere Motor sich im Vorwärtsbetrieb befindet, und es kann auch ein anderer Zustand vorkommen, bei dem einer der Motoren nicht mit Strom versorgt wird, während dem anderen Motor Strom zugeführt wird.

Die in Figur 1 dargestellte Steuerschaltung läßt sich in zwei Teile unterteilen, von denen jede für die Steuerung seines zugehörigen Motors vorgesehen ist. Die Ansteuerung beider Teilkreise erfolgt jedoch durch ein einziges Betätigungsorgan , dessen Funktionsweise in Verbindung mit Figur 2 beschrieben werden wird.

Die Schaltung der Figur 1 enthält einen Akkumulator oder eine. Speicherbatterie 12, die die Energie für den Antrieb des Fahrzeuges liefert und auf dem Fahrzeug mitgeführt wird. Der negative Anschluß der Batterie ist mit den Emitteranschlüssen eines Paares von Transistoren 13, 14 verbunden, die die Stärke des Stromflusses von der Batterie zu den Motoren kontrollieren. Den Transistoren ist ein Paar von Oszillatoren 15, 16 zugeordnet, von denen jeder die Durchschaltzeit des zugehörigen

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Transistors steuert. Der negative Anschluß der Batterie ist ferner mit den Anschlüssen eines Paares von Schaltern S6 und S 7 verbunden.

Der positive Anschluß der Batterie liegt an einer positiven Sammelschiene 17 über einen Hauptschalter SlA. Dieser Schalter befindet sich in Schließstellung, wenn das Fahrzeug angetrieben werden soll, und ihm ist ein Paar von weiteren Schaltern S1B und S1C zugeordnet, die mit den andern der Motoren 10 bzw. 11 parallel geschaltet sind. Die Schalter S1B und S1C schließen wenn der Schalter S1A geöffnet wird und umgekehrt. Ferner sind Dioden D1 bis D4 vorgesehen, deren Anoden an der positiven Sammelschiene 17 und deren Kathoden jeweils an einem Anschluß von vier Umschaltern S2, S3, S4 und S5 liegen. Die Anschlüsse der bewegten Kontaktteile dieser Umschalter sind mit den Anschlüssen der Motoren verbunden, wobei die Schalter S2 und S3 zum Motor 10 und die Schalter S4 und S5 zum Motor 11 gehören. Die dritten Anschlüsse der Schalter S2 und S3 liegen am Kollektor des Transistors 13, während die dritten Anschlüsse der Schalter S4 und S5 mit dem Kollektor des Transistors 14 verbunden sind. Die Schalter S6 und S7 überbrücken in Schließstellung die Transistoren 13 bzw. 14.

Parallel zu den Anschlüssen der festen Kontakte des Umschalters S2 liegt eine Diode D5, deren Kathode mit der Kathode der Diode D1 verbunden ist. In ähnlicher Weise sind Dioden D6, D7 und D8 den Umschaltern S4, S3 und S5 zugeordnet.

Zwischen den Kathoden der Dioden D1 und D2 liegt ein Widerstand R1 und ein Widerstand R2 von vergleichbarem Widerstandswert ist zwischen die Kathoden der Dioden D3 und D4 geschaltet. Ferner liegt zwischen den Kathoden der Dioden D1 und D4 ein Widerstand R2 und ein Widerstand R4 vergleichbaren Widerstandswertes zwischen die Kathoden der Dioden D2 und D3 geschaltet.

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In Figur 2 ist ein Steuerhebel 18 gezeigt, der mit seinem einen Ende gelenkig befestigt und an seinem anderen Ende mit einem geeigneten Handgriff versehen ist, um vom Benutzer des Fahrzeuges betätigt zu werden. Die Bewegungsfreiheit des Hebels wird durch eine Kulissenöffnung 19 bestimmt, die in einer Platte ausgebildet ist, durch die sich der Hebel erstreckt. Der Hebel ist mit einer Differenzialmechanik verbunden, die bei Bewegung des Hebels in unterschiedlichen Richtungen, wie noch beschrieben werden wird, die Betätigung der Schalter S2 bis S7 (Figur 1) bewirkt, und ebenfalls das Taktverhältnis der Oszillatoren 15 und 16 steuert. Wenn der Hebel aus der Leerlaufstellung nach vorne oder nach hinten bewegt wird, nimmt der durchschnittliche Stromdurchfluß durch die Transistoren 13 und 14 um so mehr zu, je weiter der Hebel aus der Neutralstellung wegbewegt wird, in der er gezeigt ist. Wenn der Hebel 18 dagegen in einer zur Vorwärts-Rückwärts-Ebene normalen Ebene bewegt wird, wird ein ähnlicher Effekt hervorgerufen. Je weiter also der Hebel 18 aus der Neutraisteilung ausgelenkt wird, um so mehr Leistung nehmen die Motoren auf. Eine vorwärts gerichtete Bewegung des Hebels bis in seine äußerste Grenzstellung bewirkt ein Schließen der Schalter S6 und S7, die, wie aus Figur 1 hervorgeht, die Transistoren überbrücken, wobei den Motoren Maximalstrom zugeführt wird.

In Figur 2 zeigen die gebogenen Pfeile zusammen mit den zugehörigen Zahlen die Stellungen des Hebels an, bei welchen die Stellungen der einzelnen Schalter geändert werden. Figur 1 zeigt die Stellungen der Schalter S2 bis S7 in der Leerlaufstellung des Hebels 18, und der Schalter S1 ist in seiner Offenstellung gezeigt, bei der die Energieversorgung abgeschaltet ist.

Es sei nun angenommen, daß der Hebel 18 soweit wie es geht nach vorne bewegt wird. Nach einer kurzen Auslenkung des Hebels aus seiner Leerlaufstellung werden die Schalter S3 und S5

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in ihre andere Umschaltstellung gebracht und aus Figur 1 ist erkennbar, daß dann die beiden Motoren eingeschaltet werden, sodaß sie den zugehörigen Rädern eine Drehung in Vorwärtsrichtung erteilen. Die den Motoren zugeführte Leistung nimmt zu während der Hebel aus der Neutralstellung wegbewegt wird und in der Stellung größter Auslenkung werden, wie bereits erwähnt, die Schalter S6 und S7 geschlossen, sodaß die Motoren volle Leistung erhalten.

In diesem Betriebszustand wird die Diode D5 die Kurzschlußdiode (fly wheel diode) des Motors 10 und die Diode Ό6 die Kurzschlußdiode (fly wheel diode) des Motors 11.Kein Strom fließt in den Dioden D7 und D8 und der Hauptstromfluß zu den Motoren erfolgt über die Dioden D1 und D3.

Es sei nun angenommen, daß der Betätigungshebel im Gegenuhrzeigersinn entlang der Außenkante der Kulissenöffnung 19 bewegt wird. Wenn die mit X bezeichnete Ebene erreicht wird, wird der Schalter S6 geöffnet und der Stromfluß durch den Motor reduziert, weil er wieder von der Steuerung durch den Oszillator 15 abhängig wird. Als Folge davon wird das Fahrzeug nach links gelenkt. Wenn der Hebel weiter im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, wird der Schalter S3 in die in Figur 1 gezeigte Stellung zurückgeschaltet, bei der der Motor 10 keinen Strom mehr aus der Batterie erhält. Der Motor befindet sich daher im Freilauf und eine sehr geringe Bremswirkung wird durch die Anordnung des Widerstandes R1 bewirkt, sodaß der Lenkeffekt nach links verstärkt wird. Nach einer Bewegung im Gegenuhrzeigersinn wird der Umschalter S2 in seine andere Umschaltstellung geschaltet, wodurch der Motor 10 im Rückwärtslauf betrieben wird. Dadurch wird der Lenkeffekt nach links erneut verstärkt. Eine noch weitere Bewegung des Steuerhebels 18 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt dann, daß der Schalter S7 geöffnet wird, wodurch der Stromfluß zum Motor 11 an der rechten Fahrzeugseite reduziert wird. Dies ist

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der Zustand, bei dem das Fahrzeug sich tatsächlich um seine eigene Achse dreht, indem der Motor 10 im Rückwärtsbetrieb und der Motor 11 im Vorwärtsbetrieb arbeitet, beide Motoren aber der Steuerung durch die zugehörigen Oszillatoren unterliegen.

Bei weiterer Bewegung des Steuerhebels 18 im Gegenuhrzeigersinn wird ein Punkt erreicht, bei dem der Umschalter S5 in die in Figur 1 dargestellte Schaltstellung zurückgeschaltet wird, bei der der Motor 11 keine Spannung mehr erhält, sodaß der Motor aufgrund des Widerstandes R3 lediglich einen geringen Bremseffekt ausübt. Weiteres Drehen des Steuerhebels im Gegenuhrzeigersinn bewirkt eine Betätigung des Umschalters S4, der den rechten Motor auf Rückwärtsbetrieb schaltet, sodaß nun beide Motoren im Rückwärtsbetrieb arbeiten und das Fahrzeug sich rückwärts bewegt.

Wenn der Steuerhebel von seiner äußersten Vorwärtsstellung ausgehend im Uhrzeigersinn bewegt wird, läuft eine entsprechende Schaltfolge ab, bei der das Fahrzeug jedoch nach rechts gesteuert wird, wobei die Ebene Y die Stellung bezeichnet, bei der der Schalter S7 geöffnet wird.

Wenn sich das Fahrzeug auf abschüssigem Untergrund befindet, und beispielsweise der Versuch unternommen wird, es dabei nach links zu steuern, wird, nachdem der Umschalter S3 in seine gegenüber der Figur 1 andere Schaltstellung bewegt worden ist, der Motor 10 nicht länger mit Spannung versorgt. Bei bekannten Steuersystemen stellte sich dann eine volle Bremswirkung durch einen Widerstand ein, der hier etwa dem Widerstand R1 ent-/ spricht. Eine ähnliche Situation stellt sich in bezug auf den * Motor 11 in Verbindung mit dem zugehörigen Widerstand R3 ein. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung weisen die Widerstände R1 und R3 jedoch einen erhöhten Widerstandswert auf, sodaß nur ein geringer Bremseffekt auf den jeweilig ausgeschalteten Motor ausgeübt wird, solange der andere Motor noch mit Strom versorgt wird.

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Es ist jedoch wünschenswert/ die volle Bremswirkung zu erhalten, wenn der Steuerhebel 18 in seine Leerlaufstellung zurückkehrt. Die Bremswirkung in diesem Zustand wird durch die Widerstände R2 und R4 erreicht, wie man leicht aus der Figur 1 erkennen kann, da sie gerade die Stellungen der einzelnen Schalter in dem Zustand zeigt, in dem sich der Steuerhebel in seiner Leerlaufstellung befindet. Bei dieser Schaltstellung sind die zwei Motoren 10 und 11 in Reihe in einem Kreis hintereinander geschaltet, der zusätzlich die Widerstände R2 und R4 in Reihe enthält. Es ist erkennbar, daß die Polungen der von den Motoren erzeugten Spannungen so sind, daß die beiden Motoren gemeinsam einen gleichgerichteten Stromfluß durch die Widerstände R2 und R4 bewirken und diese Widerstände daher die elektrische Bremsung beider Motoren verursachen. Bei allen anderen Betriebszuständen fließt im wesentlichen kein Strom durch die Widerstände R2 und R4 und der durch die Widerstände R1 bzw. R3 auf die Motoren ausgeübte Bremseffekt ist nicht so groß, daß er zu einem Drehen des Fahrzeuges um seine Achse führt, wenn der Steuerhebel in die in Figur 2 angedeuteten Ebenen A oder B gelegt wird.

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Leerseite

Claims

Dr. Joachim Rasper luc 22

Patentanwalt
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LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham, Grossbritannien

Steuersystem für die Antriebsmotoren eines Fahrzeuges, das durch getrennten Antrieb beider Fahrzeugseiten lenkbar ist

Patentansprüche:

"!^Steuersystem für das Antriebsmotorenpaar eines Fahrzeuges, dessen Fahrwerksräder an beiden Seiten jeweils unabhängig voneinander von einem der beiden Motoren angetrieben sind, und da s durch relative Veränderung der Stromzufuhr zu den beiden Motoren lenkbar ist, in dem einer der Motoren das von ihm angetriebene Rad schneller dreht als der andere Motor das andere Rad, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen des Steuersystems eine Schaltstellung umfassen, bei der die beiden Motoren (10, 11) in Reihe in einem geschlossenen Kreis zusammen mit Widerständen (r2, R4) geschaltet sind, und daß diese Schaltstellung nur dann eintritt, wenn die Stromzufuhr zu beiden Motoren (10, 11) abgeschaltet ist.

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2. Steuersystem nach Anspruch 1, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Motorsteuerkreis, jeweils für einen der Motoren, mit je einem ersten und zweiten Umschalter, deren Anschlüsse an den beweglichen Kontaktteilen mit den Anschlüssen des jeweiligen Motors verbunden sind, und von denen jeder eine erste Schaltstellung aufweist, in der der jeweilige Motoranschluß mit dem einen Pol einer Spannungsquelle verbunden ist, und eine zweite Schaltstellung, in der der jeweilige Motoranschluß mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden ist, sodaß sich bei jeweils unterschiedlicher Schaltstellung der beiden Umschalter eines Motorsteuerkreises in der einen oder anderen Richtung der zugehörige Motor durch Stromflußumkehr in beiden Drehrichtungen betreiben läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit beiden Motoren (10, 11) zusammen in Reihe schaltbaren V7iderstände (R2, R4) zwischen den beiden Motorsteuerkreisesn liegen und die Reihenschaltung der Motoren (10, 11) und der Widerstände (R2, R4) dann verwirklicht ist, wenn sich alle Umschalter (S2, S3, S4, S5) der beiden Motorsteuerkreise in ihrer ersten Schaltstellung (Figur 1) befinden.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Motorsteuerkreis ein Paar jeweils den Umschaltern (S?, S3 bzw. S4, S5) zugeordneter Dioden (D1, D2 bzw. D3, D4)enthält, über die die Motoranschlüsse mit dem ersten Pol (+) der Spannungsquelle (12) verbunden sind, wenn sich die Umschalter (S2, S3 bzw. S4, S5) in ihrer ersten Schaltstellung (Figur 1) befinden.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Motorsteuerkreis mit Schaltmitteln (13, 15 bzw. 14, 16) zum Verändern des Stromdurchflusses durch den zugehörigen Motor (10; 11) versehen ist, die dann wirksam sind, wenn sich beide Umschalter (S2, S3 bzw. S4, SS) jeweils in unterschiedlichen Schaltstellungen befinden.

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5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltmittel (13, 15 bzw. 14, 16) einen elektronischen Schalter (13 bzw. 16) enthalten.
6. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (D1, D2 bzw. D3, D4) an diejenigen Festkontaktanschlüsse der Umschalter (S2, S3 bzw. S4, S5) angeschlossen sind, die mit den beweglichen Kontaktteilen verbunden sind, wenn sich die umschalter (S2, S3 bzw. S4, S5) in ihrer ersten Schaltstellung befinden, und daß einer dieser Widerstände (R2) zwischen diesen Festkontaktanschlüssen· der ersten Umschalter (S2, S5) beider Motorsteuerkreise und der andere Widerstand (R4) zwischen diesen Festkontaktanschlüssen der zweiten Umschalter (S3, S4) beider Motorsteuerkreise liegt, wobei, wenn sich die Umschalter (S2, S3 bzw. S4, S5) in ihrer Schaltstellung befinden, jeweils beide Anschlüsse der Motoren (10; 11) mit dem einen Pol (+) der Spannungsquelle (12) über die Dioden (D1, D2 bzw. D3, D4) verbunden sind, sodaß kein Strom aus der Spannungsquelle (12) durch die Motoren (10; 11) fließen kann, und wobei die Motoren (10; 11) in Reihe untereinander und mit den Widerständen (R2, R4) verbunden sind und die Widerstände (R2, R4) derartige Widerstandswerte aufweisen, daß eine erhebliche elektrische Bremsung der Motoren (10, 11) erreicht wird.
7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar weiterer , jeweils den beiden Motorsteuerkreisen zugeordneter Widerstände (R1; R3) vorgesehen ist, von denen je einer (R1 bzw. R3) zwischen diesen Festkontaktanschlüssen jeweils des ersten (S2 bzw. S5)und zweiten (S3 bzw. S4) Umschalters jedes Motorsteuerkreises liegt, und die Widerstandswerte aufweisen, die nur eine geringe elektrische Bremswirkung der zugehörigen Motoren (10, 11) bewirken.

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