DE3102173A1

DE3102173A1 - "anordnung und verfahren zur steuerung von fahrzeugen"

Info

Publication number: DE3102173A1
Application number: DE19813102173
Authority: DE
Inventors: Gerald Declaire; Dennis Kramer
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1981-12-24
Also published as: NL8100021A; CA1182886A; MX6153E; FR2473964B1; AU538955B2; IT8119221A0; GB2067685A; AU6587080A; IT1169018B; FR2473964A1; JPH0154212B2; GB2129886A; SE8100364L; JPS56108310A; SE453813B; GB2130313A; GB2129886B; GB8319315D0; CH655280A5; GB8319314D0

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 /V.St.A.

Unser Zeichen: R 1012

Anordnung und Verfahren zur Steuerung von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Anordnungen und Verfahren, insbesondere Steuerschaltungen, zur Steuerung von Fahrzeugantriebssystemen; sie ist besonders zur Anwendung bei Fahrzeugen vorgesehen, die einen Differentialmechanismus aufweisen, der das Drehmoment zwischen zwei Abtriebswellen aufteilt.

Für Kraftfahrzeuge und Zugmaschinen wurden bereits verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, die einen übermäßigen Schlupf zwischen den Antriebsrädern eines Fahrzeugs verhindern sollen. Solche Vorrichtungen haben üblicherweise die Aufgabe, die Rotationsgeschwindigkeit von zwei oder mehr Abtriebswellen, die durch einen Hauptantrieb bzw. eine Antriebswelle angetrieben werden, einander anzugleichen. Die angetriebenen Wellen können in der Praxis als AbtriebsweIlen angesehen wer-

130052/0454

den, denn sie dienen zum Antrieb der Fahrzeugräder, entweder direkt oder über irgendeinen Übertragungsmechanismus. Eine gewisse Differenz zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Wellen ist erforderlich, damit die Antriebsräder sich unterschiedlich schnell drehen können, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, auf Buckel oder Löcher in der Straße trifft oder auf unebenem Boden fährt, üblicherweise sind die Abtriebswellen über ein Differential an eine Hauptantriebswelle angekoppelt, und dieses Differential ist der Mechanismus zur gleichmäßigen Aufteilung des Drehmoments zwischen den Abtriebswellen und läßt verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten dieser Abtriebswellen zu. In der Technik der Zugmaschinen ist es vorteilhaft, einen Tandemantrieb mit mehreren Achsen zu verwenden, mit einem Differential zwischen den Achsen, um die Antriebswelle aus der Maschine an die Differentiale an jeder der beiden hinteren Antriebsachsen anzukoppeln; diese Achsen werden im folgenden als vordere bzw. hintere Antriebs-Hinterachse bezeichnet.

Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn also das Fahrzeug auf guten Straßen und bei trockenem Wetter fährt, tritt gewöhnlich kein übermäßiger Schlupf zwischen den Abtriebswellen auf, so daß keine Korrektur erforderlich ist. Bei ungünstigen Wetterbedingungen fährt jedoch das Fahrzeug möglicherweise durch Schlamm oder über Eis, und es kann ein übermäßiger Schlupf auftreten, wenn eines der Räder den Griff mit dem Boden verliert und sich zu schnell dreht; dieser Zustand wird als "Durchdrehen" bezeichnet. Die Anwendung von Sperrmechanismen oder anderer Steuervorrichtungen zur Beseitigung übermäßiger Differenzen der Rotationsgeschwindigkeiten zwischen den verschiedenen Abtriebswellen hat sich daher als vorteilhaft erwiesen.

Mechanische Sperrmechanismen zur Ankopplung der Hauptantriebswelle an die Abtriebswelle eines Differentials wurden auf dem

1 30052/0454

Gebiet der Zugmaschinen bereits eingesetzt; Beispiele sind in den US-PSen 3 264 901 und 3 390 593 beschrieben. Es wurden auch bereits mechanische Sperrvorrichtungen an Differentialen zwischen den Achsen bei Straßenfahrzeugen mit Tandemantrieb verwendet, wie in der US-PS 2 870 853 beschrieben ist.

Eine für das Verhältnis empfindliche elektronische Steuerung für Differentiale mit begrenztem Schlupf ist in der US-PS 3 138 970 beschrieben.

Ein elektromechanisches System mit einer selektiven Bremsensteuerung zur Begrenzung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei Rädern eines Fahrzeugs ist z.B. in der US-PS 3 706 351 beschrieben.

Allgemein werden bei einem Differentialmechanismus, wenn jeweils zwei Wellen aus der Gruppe von drei Wellen, nämlich Antriebswelle und zwei Abtriebswellen blockiert werden, alle drei Wellen blockiert, und die "Differentialfunktion" entfällt. Unter den Begriffen "Ausschalten", "Verriegelungszustand" oder "verriegelter Zustand" wird allgemein der Zustand verstanden, in dem der die Hauptantriebswelle an die zwei Abtriebswellen ankoppelnde Differentialmechanismus unwirksam gemacht ist, mit dem Ergebnis, daß beide Abtriebswellen mit derselben Geschwindigkeit rotieren und das von der Maschine abgegebene Drehmoment den beiden Abtriebswellen zugeführt wird, wie dies der äußere Widerstand erfordert, der auf jede Abtriebswelle einwirkt.

Die Verriegelung kann manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs erfolgen, wenn dieser bemerkt, daß die Räder durchdrehen; sie kann aber auch durch automatische Steuerung erfolgen, wie dies z.B. in der erwähnten US-PS 3 138 970 beschrieben ist. Die Steuerung zur Vermeidung des Durchdrehens kann auch durch andere Mittel erfolgen als die Ausschaltung des Fahr-

130052/0454

zeugdifferentials; so bildet das Bremssystem nach der US-PS 3 706 351 eine Alternative zur Lösung des Problems. Es kann also eine elektronische Schaltungsanordnung verwendet werden, um eine Einrichtung zum Verhindern oder wenigstens abschwächen des Durchdrehens der Räder innerhalb annehmbarer Grenzen zu steuern.

Die elektronische Steuerung spricht auf die abgefühlten Geschwindigkeits-Eingangssignale an und führt eine kontinuierliche Überwachung und Steuerung durch. Derartige kontinuierlich arbeitende Überwachungssysteme können die Steuervorrichtung wiederholt zyklisch aktivieren, nämlich insofern, als die Geschwindigkeiten der Abtriebswellen praktisch unmittelbar nach dem Verriegeln synchron werden, wodurch das Fehlersignal zerstört wird, bevor das Fahrzeug tatsächlich aus dem Durchdrehzustand herausgekommen ist. Die elektronische Steuerung fährt mit der überwachung der Geschwindigkeit der Abtriebswellen fort, und wenn das Fahrzeug tatsächlich aus seinem anfänglichen Durchdrehzustand noch nicht heraus ist, wenn die Verriegelungsvorrichtung freigegeben wird, so wird das Fehlersignal erneut erzeugt, und die Verriegelungsvorrichtung wird dabei aktiviert. Innerhalb des Antriebssystems können so Schwingungen mit einer relativ hohen Frequenz zwischen 1 und 3 Hz auftreten. Solche Schwingungen können das Fahrzeug belasten, indem sie die Antriebsteile wiederholt belasten, und sie können auch den Fahrer stören, besonders wenn das Steuersystem mit der Wiederholung dieser Zyklen fortfährt und das Fahrzeug den Teil der Strecke, der zum Durchdrehen der Räder führt, nicht überquert.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend dargelegten Mangel und insbesondere die Schaffung einer Anordnung und eines Verfahrens zum Verhindern des Durchdrehens, durch die die schnelle Wiederholung von Funktionszyklen verhindert wird und stattdessen der "verriegelte Zustand"

130052/0454

während einer vorbestimmten eingestellten Zeitspanne aufrechterhalten wird. Die Steueranordnung soll besonders geeignet sein für Kopplungsmechanismen vom Differentialtyp, um bei diesen eine verlängerte und festgelegte Verriegelungszeitspanne zu schaffen, nachdem eine übermäßige Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der Abtriebswellen aufgetreten ist. Die festgelegte Verriegelungszeitspanne soll für typische Fälle größer sein als 20 s und kann bis zu einigen Minuten betragen, je nach Art des Fahrzeugs \ind seiner Anwendung. Durch die Erfindung soll ferner ein Verriegelungsmechanismus geschaffen werden, der nach seiner Betätigung eine verlängerte Verriegelungszeit hat, zur Verwendung bei Differentialen zwischen den Achsen von Fahrzeugen mit Tandemantrieb.

Durch die Erfindung soll ferner eine funktionssichere Anzeigeschaltung für eine Anordnung zur Unterdrückung des Räderdurchdrehens geschaffen werden, um zu gewährleisten, daß die Verriegelungssteuerung stillgesetzt wird, wenn nach einem gegebenen Zeitintervall ein tatsächlich verriegelter Zustand nicht festgestellt wird. Die Anwendung dieser funktionssicheren Schaltung ermöglicht die Überprüfung der Funktion der mechanischen Verriegelungsvorrichtung der Sensorfunktionen. Ferner soll die Schaffung einer selbsttätig prüfenden Steuerschaltung zum Verhindern des Durchdrehens für Fahrzeuge geschaffen werden, welche die Funktion dieser Steuerschaltung automatisch überprüft, wenn an dem Fahrzeug der Strom eingeschaltet wird. Darüber hinaus soll eine Sperrvorrichtung zum Verhindern des Durchdrehens geschaffen werden, die eine Schaltung zum Unwirksammachen der Bremse umfaßt, um weitere Verriegelungsbefehle während des Bremsens des Fahrzeugs zu sperren.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist zur Anwendung bei Fahrzeugen bestimmt, die eine Hauptantriebswelle und eine erste sowie eine zweite Abtriebswelle aufweisen, um das Antriebs-

130052/0454

drehmoment den Fahrzeugrädern zuzuführen. Die Anordnung enthält eine Einrichtung zum Abfühlen der relativen Rotationsgeschwindigkeiten an der ersten und an der zweiten Abtriebswelle, um so einen Schlupf- bzw. Durchdrehzustand festzustellen, und eine Steuereinrichtung, die auf diese Abfühleinrichtung anspricht und aktiviert werden kann, um übermäßige, auf Schlupf- bzw. Durchdrehen beruhende Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Abtriebswellen zu beseitigen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuereinrichtung in einem Differentialmechanismus wirksam werden, um zwei der genannten Gruppen von Wellen ansprechend auf die Abfühleinrichtung drehfest zu verriegeln. Die Steuereinrichtung kann während einer vorbestimmten Zeit nach ihrer Aktivierung wirksam bleiben. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Anwendung bei Fahrzeugen mit Tandemantrieb, die ein Differential zwischen den Achsen aufweisen und z.B. eine Anordnung mit einer Gabel und einem Joch bzw. einem Ausrückmechanismus umfassen, um eine Kupplungsmanschette in Eingriff zu schieben und die Hauptantriebswelle des Differentials zwischen den Achsen mit einer Abtriebswelle desselben oder beide Abtriebswellen miteinander zu verriegeln.

Die Merkmale zur Lösung der gestellten Aufgabe sind insbesondere den Patentansprüchen zu entnehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuerschaltung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kabine und das Fahrgestell einer Zugmaschine, die ein Differential zwischen den Achsen aufweist;

130052/0454

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von Teilen des Differentials bei einer Anordnung nach Fig. 1 ;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerschaltung; und

Fig. 5A und 5B Schaltbilder, die Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 zeigen.

Bei dem in Fig. 1 als Blockdiagramm gezeigten Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltungsanordnung zum Verhindern des Durchdrehens ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Steuereinrichtung so geschaltet, daß sie elektrische Signale von zwei (nicht gezeigten) Fühlern empfängt, welche die Rotationsgeschwindigkeit von jeweils zwei Abtriebswellen ermitteln. Einer der Sensoren ist zweckmäßig so angeordnet, daß er die Rotationsgeschwindigkeit der Hauptantriebswelle am Eingang eines Differentials erfaßt, während der zweite Fühler so angeordnet ist, daß er die Rotationsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle des Differentials ermittelt. Die Fühler selbst können herkömmlich ausgebildet sein, z.B. als Magnetfühler, die einen Ausgangsimpuls erzeugen, wenn jeweils ein Zahn eines Zahnrades oder Rotors vorbeiläuft, der an der Antriebswelle befestigt ist. Die Frequenz der ankommenden Signale ist proportional der Rotationsgeschwindigkeit der Welle. Die Fühlersignale W-, und W2 werden über Eingangsleitungen 11, 12 einer Differentialschaltung 14 zugeführt, welche die Differenz zwischen diesen zwei Signalfrequenzen mißt. Die Differentialschaltung 14 kann einen Komparator (COMP) umfassen, der die Differenz zwischen den Absolutwerten der zwei Eingangssignale, wobei diese Absolutwerte proportional ihren jeweiligen Eingangsfrequenzen sind, mit einem Bezugswert vergleicht. Der Bezugswert selbst kann erzeugt werden, indem die zwei Eingangssignale summiert und mit einem Bezugswert (z.B. 0,05) multipliziert werden, der für den verwendeten Komparatortyp geeignet ist. Die Differentialschaltung 14 liefert somit ein

130052/0454

Ausgangssignal auf Leitung 15 nur dann, wenn die Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten der Wellen größer ist als ein vorbestimmter zusätzlicher Schlupfwert. Ein gewisser Schlupf bzw. ein gewisses Durchdrehen ist natürlich angängig und beruht auf den normalen Arbeitsbedingungen des Fahrzeugs, z.B. beim Durchfahren von Kurven und auf unebenem Terrain sowie zum Ausgleichen von unterschiedlichen Reifendurchmessern.

Das Ausgangssignal auf Leitung 15 kann als Fehlersignal bzw. als Signal DIFF bezeichnet werden; es zeigt eine zu große Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten der Wellen an. Das Signal DIFF wird zwei Zeitgebern T1 bzw. 16 und T3 bzw. 18 zugeführt. Der Zeitgeber T1 erzeugt einen Ausgangsimpuls, nachdem eine nominelle Einschaltverzögerung in der Größenordnung von O,25 - 0,5 s verstrichen ist, und hat die Aufgabe, eine "falsche" Aktivierung bei einem beginnenden Radschlupf minimal zu halten. Nach dieser Einschaltverzögerung T1 wird das Ausgangssignal des Zeitgebers 16 dem Setzeingang eines RS-Flip-Flops 19 zugeführt, das anschließend einen Ausgangsimpuls an seinem Q-Ausgang abgibt. Der Ausgangsimpuls wird über eine Leitung 20 einem Leistungsverstärker 21 zugeführt, der dann eine Steuervorrichtung bzw. Spule 22 ansteuert.

Die Steuervorrichtung bzw. Spule 22 wird dazu verwendet, eine Einrichtung zu betätigen, die den Schlupf- bzw. Durchdrehzustand eliminiert, der anhand der Fühlereingangssignale festgestellt wurde. Eine als Steuervorrichtung 22 verwendete Spule kann eine Kupplungsmanschette verschieben, um auf diese Weise einen Differentialmechanismus in einen"verriegelten Zustand" zu bringen. Diese Anwendung wird später im einzelnen beschrieben. Die Steuervorrichtung 22 kann auch in Kombination mit einem selektiven Bremssteuerungssystem verwendet werden, wie es in der US-PS 3 706 351 beschrieben ist, oder bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb der in der US-PS 3 557 634 beschriebenen Art, um eine Kupplung einzurücken und dadurch

1 30052/045A

Antriebsdrehmoment auf die vordere Antriebsachse des Fahrzeugs zu bringen.

Das Ansteuersignal aus dem Leistungsverstärker 21 wird ferner einem Zeitgeber T2 bzw. 23 zugeführt. Der Zeitgeber T2 ist zuständig für die Zyklus-Grundzeit und liefert ein vorbestimmtes Zeitintervall, das bei typischen Ausführungsformen in der Größenordnung von 30-6Os liegt, wobei während dieser Zeitspanne die Steuervorrichtung 22 aktiviert bleibt. Am Ende dieses vorbestimmten Zeitintervalls liefert der Zeitgeber T2 ein Ausgangssignal an eine OR-Schaltung 24, die dann ein Ausgang an den Rücksetzanschluß des Flip-Flops 19 anlegt. Beim Rücksetzen geht der Q-Ausgang des Flip-Flops 19 auf niedrigen Pegel, so daß die Steuervorrichtung 22 freigegeben wird. Die Rücksetzung des Flip-Flops 19 kann auch erfolgen, nachdem die Zeit eines Zeitgebers T3, nämlich des für das fehlfunktionssichere Arbeiten vorgesehene^ Zeitgebers, abgelaufen ist, da das Ausgangssignal der Schaltung 18 auch dem Eingang der OR-Schaltung 24 zugeführt wird. Der Funktionssicherungszeitgeber T3 ist bei einer typischen Ausführungsform so eingestellt, daß seine Verzögerung größer ist als das Zeitintervall T1, jedoch kleiner als das Zeitintervall T2. Der Zweck des Funktionssicherungszeitgebers besteht darin, die Steuervorrichtung 22 freizugeben, falls der Schlupf- oder Durchdrehzustand nach Ablauf der Zeitspanne T3 nicht beseitigt ist. Das Zeitintervall T2 kann z.B auf 30 s eingestellt sein, während das Zeitintervall T3 auf 15s eingestellt ist. Wenn am Ende der 15s das Signal DIFF auf Leitung 15 noch vorhanden ist, setzt der Fehlfunktionssicherungszeitgeber T3 das Flip-Flop 19 zurück, wodurch die Steuervorrichtung 22 freigegeben wird. Dieser Fehlfunktionssicherungszeitgeber arbeitet also mit der Voraussetzung, daß der zuvor festgestellte Durchdrehzustand nach Ablauf der Zeitspanne T3 beseitigt sein sollte, so daß auf der Leitung 15 kein Signal DIFF mehr vorhanden sein sollte. Wenn das Signal DIFF doch noch vorhanden

130052/0454

ist, wird angenommen, daß irgendeine Fehlfunktion aufgetreten ist, z.B. ein defekter Fühler oder ein defekter Verriegelungsmechanismus. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, die Steuervorrichtung freizugeben und dem Fahrer eine Anzeige über den Funktionssicherheitszustand zu vermitteln. Das Zeitintervall T3 kann auf irgendeinen Wert innerhalb des Intervalls zwischen T1 und T2 eingestellt werden. Z.B. kann das Zeitintervall T2 auf 30,5 s eingestellt sein, wenn der Zeitgeber T3 auf 30 s eingestellt ist. Bei einer solchen Ausbildung hat der Zeitgeber T3 ein sehr schmales Zeitfenster (von 30,0 - 30,5 s) und kann daher dazu verwendet werden, die Erfassung von störenden DIFF-Signalen zu eliminieren, die auf starken Zahnradvibrationen und dgl. beruhen.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf ein Differential zwischen den Achsen eines Fahrzeugs mit Tandemantrieb ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Fig. zeigt eine Draufsicht auf die Kabine 20 und das Fahrgestell 22 einer Zugmaschine. Das Fahrgestell 22 ist auf einem Tandem-Hinterradantrieb gelagert und weist eine vordere Hinterachse 24 sowie eine hintere Hinterachse 26 auf.

Das Drehmoment aus der Fahrzeugmaschine wird über den Hauptantrieb bzw. die Antriebswelle 30 auf ein Differential 32 zwischen den Achsen übertragen, welches in einem Gehäuse 31 gelagert ist und das Drehmoment zwischen dem vorderen Hinterachsdifferential 34 und dem hinteren Hinterachsdifferential 36 aufteilt. Die Antriebswelle 30 ist mit dem Eingang 38 des Differentials zwischen den Achsen über ein Kardangelenk 40 verbunden. Das Differential 32 zwischen den Achsen teilt das auf den Eingang 38 gegebene Drehmoment zwischen einer ersten durchlaufenden Abtriebswelle 42 und einer zweiten Abtriebswelle 44 auf. Wi.e in Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Abtriebswelle 42 direkt durch das linke Zahnrad des Differentials 32 angetrieben, während die Abtriebswelle 44 über eine

130052/0454

Reihe von aufeinanderfolgenden Zahnrädern 45-47 angetrieben wird, die wiederum durch das rechte Zahnrad des Differentials 42 angetrieben werden. Die Abtriebswelle 44 versetzt ein Ritzel in Drehung, welches den Zahnring des vorderen Hinterachsendifferentials 34 antreibt. Die Abtriebswelle 42 ist durch ein Kardangelenk 4 8 mit einer Antriebswelle 50 verbunden, die wiederum den Zahnring des hinteren Hinterraddifferentials 86 antreibt.

Auf der Abtriebswelle 42 sitzt über eine Keilverzahnung eine Manschette 52. Die Manschette 52 ist axial relativ zu der Welle 42 über eine (nicht dargestellte) Gabel bewegbar und kann wie in Fig. 3 gezeigt nach links in Eingriff mit den Zähnen 54 gebracht werden, die auf'der Nabe des Zahnrades 45 vorgesehen sind. Wenn die Manschette 52 in Eingriff mit den Zähnen 54 ist, sind das Zahnrad 45 und die Abtriebswelle 42 mechanisch verriegelt und drehen sich mit derselben Geschwindigkeit. Das Differential 32 kann die gleichmäßige Geschwindigkeitsaufteilung so lange nicht verlängern, bis die Manschette 52 von den Zähnen 54 frei ist.

Als Beispiel für einen Tandem-Achsantrieb mit einem Differential zwischen den Achsen und einem Verriegelungsmechanismus wird auf die US-PS 2 870 853 sowie auf Rockwell-SFHD, STHD, SUHD Parts Book, Publication No. SP-7646-1 von Rockwell International Corporation, Troy, Michigan, verwiesen. Diese Literatur wird in die vorliegende Offenbarung einbezogen.

Zwei Fühler 56, 58 werden vom Gehäuse 31 des Differentials getragen. Der Fühler 58 spricht auf die Drehbewegung der Zähne des Zahnrads 4 5 an und ermittelt somit die Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 42. Der Fühler 56 spricht auf die Drehbewegung eines gezahnten Rotors 60 an, der von dem Gehäuse des Differentials 32 getragen wird, und ermittelt somit die Rotationsgeschwindigkeit der Hauptantriebswelle Die Fühler 56, 58 liefern Ausgangssignale auf Leitung 62 bzw.

130052/0454

64 an die Steuereinrichtung bzw. Steuerung 66, die sich am Gehäuse 31 des Differentials 32 befindet. Bei Feststellung einer Geschwindigkeitsdifferenz aufgrund der Signale in den Eingangsleitungen 62 und 64 liefert die Steuereinrichtung 66 ein Ausgangssignal auf Leitung 68 an ein spulenbetätigtes pneumatisches Ventil 71, das in herkömmlicher Weise wirksam wird, um die Manschette 52 zu bewegen und das Differential 32 zwischen den Achsen zu verriegeln. Bei Aktivierung eines Verriegelungszustands liefert die Steuereinrichtung 66 ein Signal zu einer Anzeigelampe 72, die sich im Sehfeld des Fahrers befindet.

Die Steuereinrichtung 66 wird durch den Bremslichtkreis mit Strom versorgt und enthält eine Einrichtung, um den Verriegelungsmechanismus stillzusetzen, wenn die Fahrzeugbremsen betätigt werden. Fig. 2 zeigt eine mit 74 bezeichnete Batterie, die an einen Bremslichtschalter 76 angeschlossen ist, der bei Betätigung eines pedalgesteuerten Ventils geschlossen wird. Die Verknüpfung der Steuereinrichtung 66 mit dem Bremslichtkreis ermöglicht auch die Feststellung einer unterbrochenen Leitung. Dabei wird ein unterbrochener Bremskreis durch die Steuereinrichtung 66 festgestellt, die den Sperrvorgang verhindert.

Fig. 4 zeigt als Blockdiagramm die Hauptelemente der Steuereinrichtung 66. Die Eingangssignale aus den Fühlern 56, 58 werden über die Eingangsleitungen 62, 64 Signalformerschaltungen 80, 82 zugeführt. Die Signalformerschaltungen 80, 82 setzen die sinusförmigen Eingangssignale in Rechtecksignale um, die dann über Leitungen 84, 86 zu getasteten Auslöseschaltungen 88, 90 gelangen. Die getasteten Auslöseschaltungen 88, 90 werden abwechselnd durch einen Oszillator 92 getastet, so daß ein Impuls entweder auf Ausgangsleitung 94 oder Ausgangsleitung 96 erscheint. Die Leitungen 94, 96 sind an die Eingänge einer OR-Schaltung 98 angelegt, deren Ausgang mit einem Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 über eine Leitung 102

130052/0454

verbunden ist. Das Signal auf Leitung 102 zeigt den Geschwindigkeitsimpuls des einen oder anderen Fühlers an, und die Pulsfrequenz ist direkt proportional der Rotationsgeschwindigkeit der Wellen 30, 42, die von den Fühlern 56, 58 gemessen wird. Der Oszillator 92 liefert ferner ein Signal über Leitung 104 zu dem Auf/Abwärts-Zähler 100, so daß das Signal auf Leitung 102 als von der getasteten Auslöseschaltung 88 kommend mit dieser oder mit der getasteten Auslöseschaltung 90 in Korrelation gebracht wird. Die eine getastete Auslöseschaltung wird dazu benutzt, in dem Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 aufwärtszuzählen, während die andere getastete Auslöseschaltung die Abwärtszählung bewirkt. Die Signale aus dem Oszillator 92 auf Leitung 104 geben im wesentlichen den Betrieb des Zählers 100 frei, und zwar entweder "aufwärts" oder "abwärts", in Abhängigkeit davon, aus welchem Fühler die gezählten Signale stammen. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 ist z.B. auf den Binärwert 4 vorgesetzt. Eine Abwärtszählung des Aufwärts/Abwärts-Zählers 100 zeigt an, daß ein Fühler, z.B·. der Fühler 56, mehr Signale pro Zeiteinheit liefert als der andere Fühler, nämlich der Fühler 58. Eine Aufwärtszählung dieses Zählers 100 zeigt den umgekehrten Zustand an. Das Zeitfenster zum Aufwärts- und Abwärtszählen wird durch einen Oszillator 110 und einen Probenfenster-Generator 112 geliefert. Das Zeitfenster bzw. Zeitintervall hat bei einer typischen Ausführungsform eine Breite in der Größenordnung von 200 ms. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 wird mit dem Binärwert 4 vorgeladen. Wenn die Zählrate Null innerhalb des Probenzeitfensters erreicht wird, wird ein Ausgangssignal DIFF auf Leitung 114 am Ausgang des Aufwarts/Abwarts~ Zählers 100 erzeugt. Wenn innerhalb des Probenzeitfensters eine binäre 8 am Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 erreicht wird, so wird gleichfalls ein Signals DIFF auf Leitung 114 erzeugt. Das Ausgangssignal DIFF wird einem Einrast-Flip-Flop (F/F) 116 und einem Eingang einer AND-Schaltung 118 zugeführt. Das Signal DIFF dient dazu, das Einrast-Flip-Flop 116 zu setzen, so daß ein Signal an dessen Q-Ausgang erzeugt und über Leitung

130052/0464

122 einer Treiberschaltung 120 zugeführt wird. Der Ausgang der Treiberschaltung 120 speist eine Spule 71, welche die Manschette 52 des Differentials zwischen den Achsen ansteuert, um das Differential 32 zu verriegeln. Das Einrast-Flip-Flop 116 wird beim Empfang des Rücksetzimpulses aus einem Zähler 124 beim Ablaufen einer vorbestimmten Zeit, die in dem Zähler 124 vorgesetzt ist, zurückgesetzt, und bei Erzeugung des Signals DIFF wieder gestartet. Der Zähler wird also freigegeben und beginnt mit der Zählung, wenn ein Zählen-Freigabesignal aus dem Einrast-Flip-Flop 116 über eine Leitung 123 zugeführt wird. Das Rücksetzsignal aus dem Zähler 124 wird dem Einrast-Flip-Flop 116 über Leitung 128 zugeführt. Das Rücksetzsignal auf Leitung 128 tritt 435 s nach Erzeugung des Signals DIFF auf Leitung 114 (bei der beschriebenen Ausführungsform) auf. Die Steuerschaltung kann natürlich so abgewandelt werden, daß sie festgelegte Zeitintervalle verschiedener Dauer liefert, die vorzugsweise größer sind als etwa 20 s, wie bei anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen ist. Ein zweiter Ausgang des Zählers 124 wird über eine Leitung 130 an den zweiten Eingang der NAND-Schaltung 118 angelegt. Dieser zweite Eingang entspricht dem Fehlfunktionssicherheitszeitgeber T3 in Fig. 1. Das Zählen-Freigabesignal auf Leitung 126 wird wiederum dazu verwendet, die Bezugsgröße zur Zählfreigabe für den Freigabezähler 124 zu erzeugen.

Der Ausgang der NAND-Schaltung 118 setzt ein Fehlfunktionssicherheits-Flip-Flop 136, vorausgesetzt, daß das Signal DIFF auf Leitung 114 vorhanden ist, wenn gleichzeitig der Ausgang des Zählers 124 ein Signal auf Leitung 130 erzeugt. Diese Bedingung erfordert, daß das Signal DIFF zu dem Zeitpunkt T3 vorhanden ist, wenn die Nomenklatur nach Fig. 1 verwendet wird. Beim Setzen des Fehlfunktionssicherheitszeitgebers 36 wird ein Signal über Leitung 138 an eine Treiberschaltung 140 angelegt, die wiederum eine Fehlfunk-

130052/0464

tionssicherheits-Anzeige 114 mit Energie versorgt. Ein Aus-· gangssignal des Fehlfunktionssicherheits-Flip-Flops 136 auf Leitung 125, der an den Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 angelegt ist, dient ferner dazu, die Steueranordnung stillzusetzen, so daß eine weitere Aktivierung der Treiberschaltung 120 nicht mehr möglich ist.

Die Fig. 5A und 5B sind schematische Schaltbilder, die Einzelheiten des Blockdiagramms nach Fig. 4 zeigen. Die Signalformerschaltungen 80, 82 sind gleich aufgebaut, und folglich wird nur eine Schaltung beschrieben. Die Signalformerschaltung 80 umfaßt einen Spannungsvergleicher 180, eine Zenerdiode D1 und Filternetzwerke, die aus Widerständen R1, R2 und Kondensatoren C15, C16 und C4 gebildet sind. Die Widerstände R5 und R9 bilden einen Spannungsteiler und liefern eine Bezugsspannung an einen Eingang des Spannungsvergleichers 180, während dem anderen Eingang das Signal aus den Fühlern zugeführt wird. Es können herkömmliche Fühler verwendet werden, z.B. magnetische Aufnehmer mit variablem magnetischen Widerstand, die ein sinusförmiges Eingangssignal an die Signalformerschaltung 80 abgeben. Der Ausgang des Vergleichers 180 ist rechteckförmig und wird der getasteten Auslöseschaltung 88 zugeführt. Zur Erleichterung der Beschreibung wird angenommen, daß der Ausgang des Spannungsvergleichers 180 direkt an den Eingang der getasteten Auslöseschaltung 88 angelegt wird, und die drei NAND-Schaltungen (380, 382 und 384) dazwischen werden später erläutert. Die getastete Auslöseschaltung 88 umfaßt ein D-Flip-Flop 190, das beim Empfangen des Ausgangssignals aus dem Spannungsvergleicher- 180 gesetzt wird und an seinem Ausgang ansprechend darauf ein hochpegeliges Logiksdjgnäl erzeugt. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 190 ist an einen Eingang einer AND-Schaltung 192 mit vier Eingängen angelegt, deren andere drei Eingänge von einem Ausgangssignal eines Zählers gespeist werden, wie später erläutert wird. Die getastete Auslöseschaltung 188 umfaßt ferner einen invertie-

130052/0464

renden Puffer-Treiber 194, der eine digitale NAND-Schaltung 196 ansteuert. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 196 ist ein positiver Impuls einer Breite von etwa 120 Mikrosekunden, der über die Ausgangsleitung 194 aus dergetasteten Auslöseschaltung 88 herausgeführt wird. Ein gleicher Impuls von 20 Mikrosekunden Breite wird über die Ausgangsleitung 96 der getasteten Auslöseschaltung 90 herausgeführt. Die Leitungen 94 und 96 sind an eine OR-Schaltung 99 herangeführt, die gebildet ist aus einer NOR-Schaltung 200, die an einen Inverter 202 angekoppelt ist. Der Ausgang der OR-Schaltung 99 ist an den Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 angelegt, der z.B. ein vorsetzbarer Binärzähler ist.

Der Oszillator 92 kann einen Tastoszillaotr 210 enthalten, der an einen 4-Bit-Binärzähler 212 angekoppelt ist. Der Zähler 212 liefert auf den Leitungen 214a, b, c und d einen Ausgangscode. Diese Ausgangsleitungen 214a-c liefern Binärcodes, die als A, B und C bezeichnet sind. Die Codes A, B, C liefern die Zustandscode-Eingangssignale einer AND-Schaltung 192 der getasteten Auslöseschaltung 88. In gleicher Weise liefern die Codes A, B, C die Eingangsgrößen für die entsprechende AND-Schaltung der getasteten Auslöseschaltung 90. Die unterschiedlichen Zustandscodes gewährleisten, daß nur eine der getasteten Auslöseschaltungen 88, 90 zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgelöst wird. Der Oszillator 210 kann typischerweise auf 4O kHz arbeiten, und die Abtastfrequenz, die von dem 4-Bit-Zähler jeder getasteten Auslöseschaltung 88, 90 zugeführt wird, hat typischerweise die Größenordnung von 5 kHz. Die Tastzeit ist vorzugsweise so gewählt, daß sie wesentlich langer ist als die höchste erwartete Fühlerfrequenz, die im Bereich von 0-1 kHz liegt.

Der 4-Bit-Binärzähler 212 liefert ein Ausgangssignal auf Leitung 104 zu dem Aufwärts/Abwärts-Steuereingang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 100. Folglich zählt der Aufwärts/Abwärts-

130052/0454

Zähler 100 entweder aufwärts oder abwärts, abhängig vom Zustand des Steuer-Eingangssignals auf Leitung 104, der sich fortwährend und synchron mit der Tastung der getasteten Auslöseschaltungen 88, 90 ändert. In Fig. 5A sind auch der Oszillator 110 und der Probenfenster- bzw. Probenintervall-Generator 112 gezeigt. Der Oszillator 110 liefert einen Impuls mit einer Dauer von 13,3 ms an seinem Ausgangsanschluß. Dieser Impuls wird dem Probenfenster-Generator 112 über Leitung 220 zugeführt. Der Probenfenster-Generator 112 kann eine Teilerschaltung enthalten und ist so ausgebildet, daß er die Eingangssignale durch 16 dividiert, so daß er ein nominelles Ausgangssignal von 200 ms über eine Leitung 222 abgibt, die einen Eingang einer NAND-Schaltung 224 ansteuert. Der andere Eingang der NAND-Schaltung 224 ist durch den Ausgang der AND-Schaltung 226 gegeben. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 224 wird dem Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 zugeführt und setzt diesen Zähler alle 200 ms auf den Binärzustand 4. Folglich hat der Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 ein "Fenster" zum Empfangen von Geschwindigkeitsimpulsen auf Leitung 102 während einer Zeitspanne von 200 ms, bevor er auf den vorgesetzten Binärwert 4 zurückgesetzt wird. Während dieses Fensters bzw. Zeitintervalls von 200 ms kann der Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 entweder bis auf den Wert Null herunterzählen oder bis zu dem Wert 8 hoch zählen, in Abhängigkeit von der Frequenzdifferenz der Impulse aus den Fühler-Eingangsleitungen 62, Wenn der Binärwert 8 erreicht wird, wird ein Ausgangsimpuls über eine Leitung 230 vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 an einen Eingang einer AND-Schatlung 232 angelegt. Wenn die Zählrate Null erreicht wird, wird das Ausgangssignal des Aufwärts/Abwärts- Zählers 100 über eine Leitung 234 und einen Inverter 236 dem zweiten Eingang der AND-Schaltung 232 zugeführt. Der Ausgang der AND-Schaltung 232 ist mit einer NOR-Schaltung 238 verbunden, die ein Ausgangssignal DIFF auf Leitung 114 erzeugt. Dieses Signal DIFF hat hohen Pegel (digital 1), wenn der Ausgang des Aufwärts/Abwärts-Zählers 100 entweder die binäre Zählrate 8 oder die binäre Zählrate

• 130052/0454

erreicht, wodurch eine bedeutende Differenz zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten der beiden überwachten Wellen angezeigt wird. Das hochpegelige Signal DIFF auf Leitung 114 wird über einen Inverter 240 dem Einrast-Flip-Flop 116 zugeführt. Das Einrast-Flip-Flop 116 umfaßt über Kreuz geschaltete NAND-Schaltungen 242, 244, und der Ausgang der NAND-Schaltung 242 ist an den invertierenden Treiber 256 angeschlossen. Der Ausgang des invertierenden Treibers 246 ist über eine Leitung 222 an die Treiberschaltung 120 angelegt, die aus den Transistoren 150, 152 und Ί54 gebildet ist. Die Spule 71 wird von der Treiberschaltung 120 angesteuert, ebenso wie die Anzeige 72, die einen Verriegelungszustand anzeigt.

Der Ausgang der NAND-Pchaltung 24 2 ist ferner an den Zählen-Freigabeanschluß des Zählers 124 angelegt. Der Zähler 124 kann auf eine vorbestimmte Zeitspanne oder ein festgelegtes Zeitintervall von 7, 27 oder 435 s vorgesetzt sein; nach Ablauf dieser festen Zeitspanne liefert er ein Taktsignal auf Leitung 128 und 130. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist der Zähler 124 auf ein festes Zeitintervall von 435 s vorgesetzt. Die Leitung 128 umfaßt ein RC-Zeitkonstantenglied 250, das eine Zeitverzögerung von etwa 1/2 s bewirkt. Das Signal auf Leitung 128 geht am Ende des vorgesetzten Zeitintervalls auf hohen Pegel, z.B. nach 435 s, und während dieser Dauer wird der Verriegelungszustand beibehalten. Während des vorgesetzten Zeitintervalls wird der Verriegelungszustand aufrechterhalten, und zwar unabhängig vom Wert des Signals DIFf auf Leitung 114, denn das Flip-Flop 116 bleibt eingerastet, bis es durch das verzögerte Zeitintervallsignal auf Leitung 128 zurückgesetzt wird. Zu diesem Zweck ist das durch das Zeitverzögerungsglied 255 um eine halbe Sekunde verzögerte Signal auf Leitung 128 an einen Eingang einer NAND-Schaltung 256 angelegt, deren Ausgang einen Eingang der NAND-Schaltung 242 speist. Der zweite Eingang dieser NAND-Schaltung 256 wird von einem Taktsignal

130052/0A5A

auf Leitung 126 abgeleitet, das aus dem Oszillator 110 stammt. Die NAND-Schaltung 256 verhindert, daß miteinander konkurrierende Zustände des Flip-Flops 116 auftreten. Der Ausgang der NAND-Schaltung 256 wird auf niedrigen Pegel gelegt, wenn der Taktimpuls in Leitung 126 und gleichzeitig das verzögerte Zeitsignal auf Leitung 198 auftreten. Das auf niedrigem Pegel liegende Ausgangssignal der NAND-Schaltung 256 steuert die NAND-Schaltung 242 durch, die dann den invertierenden Treiber 246 auf niedrige Potential zwingt, wodurch die Spule 71 und die Anzeige 72 ausgeschaltet werden. Gleichzeitig setzt der hochpegelige Ausgang der NAND-Schaltung 24 2 den Zähler 124 zurück.

Das Taktsignal auf Leitung 130 ist dasselbe wie das Signal in Leitung 128, ist jedoch nicht verzögert. Das Taktsignal auf Leitung 130 wird der NAND-Schaltung 118 zugeführt und gelangt von dort zu dem Fehlfunktionssicherheits-Flip-Flop 36, das aus zwei über Kreuz geschalteten NAND-Schaltungen 260, 262 gebildet ist. Die NAND-Schaltung 260 empfängt ferner ein Signal auf Leitung 264 aus einer später noch erläuterten Bremsschaltung 270. Der Ausgang der NAND-Schaltung 260 liefert ein Signal, das als Signal FS bzw. Fehlfunktionssicherheitssignal bezeichnet wird und normalerweise niedrigen Pegel hat, wenn es unwirksam ist und im Betriebszustand der Fehlfunktionssicherung, in dem die Schaltungsanordnung stillgesetzt werden soll, auf hohen Pegel (digital 1) geht. Wenn z.B. das Signal DIFF auf Leitung 114 noch vorhanden ist (hochpegelig digital 1), während das Taktsignal auf Leitung 130 erzeugt wird (eine halbe Sekunde vor dem verzögerten Signal auf Leitung 128), so geht der Ausgang der NAND-Schaltung 260 auf niedrigen Pegel und erzeugt ein Signal FS mit dem Wert digital 0. Gleichzeitig wird der Ausgang der NAND-Schaltung 262 auf niedrigen Pegel gelegt, so daß das Signal FS auf niedrigen Pegel (digital 0) geht.

130 05 2/0454

Das Signal FS aus der NAND-Schaltung 260 wird einem Eingang einer NAND-Schaltung 226 (Fig. 5A) zugeführt. Die Schaltung 226 gibt wiederum ein Signal an die NAND-Schaltung 224 ab, die fortwährend den Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 vorsetzt und dadurch den Betrieb der Steuerschaltung sperrt. Das Signal aus der Schaltung 262 wird mit niedrigem Ausgangspegel über Leitung 138 an den invertierenden Treiber 274 angelegt. Der Ausgang des invertierenden Treibers 274 steuert die Treiberschaltung 140 an, die aus den Transistoren 276, 278 und 280 in gleicher Weise wie die Treiberschaltung 120 besteht. Eine Fehlfunktionssicherheitsanzeige 144 wird eingeschaltet, wenn das System im Betriebszustand der Fehlfunktionssicherung arbeitet.

Ein zusätzliches Merkmal, das in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, ist die Einbeziehung der Bremsschaltung 270 in die in Fig. 4 gezeigte Anordnung. Die Bremsschaltung 270 erfaßt sowohl den Bremsbetätigungszustand als auch einen unterbrochenen Stromkreiszustand, der z.B. auf einem durchgebrannten Glühfaden oder gelösten Draht beruht. Die Leitung 290 ist an den Bremskreis angeschlossen, der die Fahrzeugbatterie und die Bremsleuchten enthält. Wenn die Bremsen wirksam sind, hat die Spannung in Leitung 290 normalerweise einen Wert von etwa 13,6 V. Die Bremsschaltung 270 umfaßt Widerstände R25, R36 und R26, einen Kondensator C21 und Dioden. Ferner sind Spannungsvergleicher 292, 294 sowie ein Inverter 296, AND-Schaltungen 298, 300 und eine NAND-Schaltung 302 vorgesehen. Widerstände R7, R4 9 und R8 bilden einen Spannungsteiler, der einen Eingang des Spannungsvergleichers 294 speist, dessen anderer Eingang über Widerstand R25 an die Leitung 250 angeschlossen ist. Wenn der Bremsschalter betätigt wird, wird der Vergleicher 294 an seinem Ausgang hochgesteuert und steuert über Leitung 304 den Inverter 296 an, so daß dieser auf niedrigen Pegel gesteuert wird. Der Inverter 296 ist mit der NOR-Schaltung 306 verbunden, die

130052/0454

dann das Ausgangssignal in Leitung 114 über die NOR-Schaltung 238 auf niedrigen Pegel (digital O) legt. Durch Halten des Signals DIPF auf niedrigem Pegel, während der Bremsschalter betätigt ist, wird also verhindert, daß die Schaltungsanordnung zum Unterbinden der Sperrwirkung wirksam wird. Die Sperrung der Verriegelungsfunktion beim Bremsen ist zweckmäßig, um die Verriegelung des Differentials zwischen den Achsen zu verhindern, die sich aus einer asynchronen Raddrehung beim Bremsen ergibt.

Die Bremsschaltung 270 ermöglicht ferner die Feststellung eines unterbrochenen Bremskreises durch den Spannungsvergleicher 292, der auf niedrigem Pegel gehalten wird, wenn der Bremskreis geöffnet ist, und normalerweise eine Spannung zwischen 1/3 und 2/3 der geregelten Stromversorgungsspannung empfängt, welche das Ergebnis des Vorspannungsnetzwerks aus den Widerständen R36, R25 und R26 ist. Bei geöffnetem Bremskreis werden die digitalen Ausgangssignale der Spannungsvergleicher 292 und 294 einer AND-Schaltung 298 zugeführt, die dann die NAND-Schaltung 302 ansteuert, welche wiederum die AND-Schaltung 300 speist. Ein Ausgangssignal auf Leitung 264 wird einem Eingang der NAND-Schaltung 260 des Fehlfunktionssicherungs-Flip-Flops 136 zugeführt, wodurch dieses gesetzt wird und dadurch ein hochpegeliges Fehlfunktionssicherungssignal (digital 1) erzeugt. Dieses Signal FS setzt fortwährend den Aufwärts/Abwärts-Zähler 100 über die NAND-Schaltung 226 in der zuvor beschriebenen Weise, wodurch die weitere Erzeugung des Signals DIFF auf Leitung 114 unterbunden wird.

Während sowohl der Zustand der angezogenen Bremse bzw. des geschlossenen Bremsschalters als auch der Zustand eines offenen bzw. auf freiem Potential liegenden Bremslichtkreises die Funktion der Spulen-Treiberschaltung 120 sperren, aktiviert jedoch der Zustand eines offenen Kreises das Fehlfunktionssicherungs-Flip-Flop 136, das aktiviert bleibt, bis es

130052/0454

manuell rückgesetzt wird, während der Zustand der angezogenen Bremse die Erzeugung von Signalen DIFF auf Leitung 114 über die NOR-Schaltung 238 nur kurzzeitig unterbindet. Im letzteren Falle wird die Steuerschaltung, sobald die Bremslichter erloschen sind, wirksam, um die Spulen-Treiberschaltung 120 anzusteuern.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine Einschalt-Selbsttestschaltung 330, die aus über Kreuz geschalteten NAND-Schaltungen 332 und 334, Invertern 336 und 338 und aus einer NAND-Schaltung 340 gebildet ist. Die Einschalt-Selbsttestschaltung enthält ferner einen Kondensator C1O, einen Widerstand R27 und eine NAND-Schaltung 342 (Fig. 5A). Der in Fig. 5A gezeigte Spannungsregler liefert eine geregelte Ausgangsspannung V von etwa 6 V. Beim Einschalten liefert der 6-V-Impuls ein Signal PUP (Einschaltsignal) , das während etwa 2 s aufrechterhalten wird, und zwar mittels eines RC-Zeitkonstantengliedes aus dem Widerstand R27 und dem Kondensator C10. Das Einschaltsignal führt zu dem Digitalsignal Null am Ausgang der AND-Schaltung 34 2, das über Leitung 344 der NAND-Schaltung 332 zugeführt wird. Durch dieses Signal wird es ermöglicht, die Schaltungsanordnung beim Stromeinschalten zu überprüfen, indem die Signale TEST und TEST erzeugt werden, die ein Fühler-Eingangssignal simulieren, indem simulierte Zählraten unter Verwendung der NAND-Schaltungen 380 und 382 erzeugt werden. Ein codiertes Signal D wird ferner von dem 4-Bit-Binärzähler 212 geliefert, welches einem Eingang der NAND-Schaltung 380 zugeführt wird. Nach Einschalten der Zündung <des Fahrzeugs und Stabilisierung des Spannungsreglers werden folglich Impulse am Ausgang der NAND-Schaltung 384 erzeugt, der das D-Flip-Flop 190 ansteuert, wodurch simulierte Zählraten erzeugt werden, die von dem Abtast- bzw. Proben-Oszillator 210 und dem Binärzähler 212 abgetastet werden. Die getastete Auslöseschaltung 90 empfängt jedoch keinerlei simulierte Zählrate, und folglich wird ein

130052/0464

P 31 02 17

Signal DIFF auf Leitung 114 erzeugt. Das Signal DIFF wird der NAND-Schaltung 340 gemeinsam mit dem Signal TEST zugeführt, welches ein Einschalt-Selbsttest-Flip-Flop 330 zurücksetzt (das durch ein Signal PWR RST gesetzt wurde), und setzt in gleicher Weise das Fehlfunktionssicherungs-Flip-Flop 136 zurück. Die Fehlfunktionssicherungs-Anzeige 144 wird jedoch während etwa 2 s eingeschaltet, d.h. während des Zeitintervalls, während dessen das Strom-Rücksetzsignal (PWR RST) vorhanden ist. Nachdem das Signal PWR RST auf Null gegangen ist, ist die Fehlfunktionssicherungs-Anzeige nicht mehr eingeschaltet, wenn nicht eine Fehlfunktion in der Schaltungsanordnung festgestellt wurde. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 352 dient auch als Strom-Rücksetzsignal (PWR RST) und wird gemeinsam mit dem Signal PUP als Signal für die NAND-Schaltung 210, 242, 332 und 300 verwendet, um die Zähler und Flip-Flops rückzusetzen, die diesen NAND-Schaltungen zugeordnet sind. Die Strom-Einschaltsequenz führt also zu einer Initiierung des Systems und liefert eine positive Anzeige, daß die Fehlfunktionssicherungs-Anzeige und die elektronischen Bauteile der Steuerschaltung einwandfrei arbeiten.

Integrierte Schaltungsbauteile, die bei der in den Fig. 5A und 5B gezeigten Schaltungsanordnung verwendet werden können, sind als Beispiel in der folgenden Tabelle aufgeführt.

130052/0464

Bezugszeichen	130,	292,	294	Bauteil	2901
82.				LM	4013
190	210			CD	4093
196,				CD	4082
192				CD	4007
194	112.	212		CD	4029
100,	236, 246,	336 274	. 338. , 296	F	4049
202, 240,				CD	555
110	260,	340		LM	4023
242,	224, 262, 380,	226 302 382	. 244, , 332, , 384	CD	4011
118. 256. 334,				CD	4040
124	238,	306		CD	4001
200,	298,	300		CD	4081
232,		CD

130052/0454

Beispiele für geeignete Werte der Schaltungselemente bei der in den Fig. 5A und 5B gezeigten Schaltungsanordnung sind in der folgenden Tabelle genannt:

Bauteil	Wert	Bauteil	Wert
Rl	1OK	R22	470
R2	1OK	R23	470
R3a	*	R25	1,8K
R3b	*	R26	1OK
R4	1OK	R27	68K
R5	1,5K	R28	20
R6	160K	R29	300
R7	4,7K	R31	150
R8	4,7K	R32	220
R9	1,5K	R34	180
• RIO	27K	■ R35	220
RIl	1OK	R36	7,5K
Rl 2	1OK	R39	8,2K
Rl 3	1OK	R40	4,7K
R14a	*	R41 .	IK
Rl 4b	*	R42	8 .2K
Rl 5	1OK
		R43	4.7K
Rl 6	l_r5K
		R44	IK
Rl 7	160K
		R49	4.7K
Rl 8	1.5K
	t	R50	3K
R19	1OK
		R51	3K
R20a R20b	* *	R52	1OK
R21a	*	R60	47
R21b	*	R61	150K

Wird im Hinblick auf das gewünschte Ausgangssignal gewählt.

130052/0454

	Wert	-- n-	3102173
Bauteil	6,2	Bauteil	Wert
R6 2	15OpF	D20	MZP4746
C1	0,01yF	D21	1N5395
C2	15OpF	L1	2,2yH
C3	1OyF
C4	15OpF
C5	0,01yF
C6	0,047
C7	1OyF
C8 '	47yF
C10	0,01yF
C11	0,001yF
C12	1OyF
C13	1OyF
C14	0,001yF
C15-C21	0,001
C22	0,1yF
C50	2,2yF
C51	100OpF
C60	1N5221
D1	1N5221
D4	1N4001
D6	iN4734a
D7	1N5395
D8	1N4736
D9	1N4755
D10	1N4OO4
D11	1N4OO2
D12	1N4755
D13	1N4OO4
D14	MZP4746
D15	1N4001
D16

130052/0464

Claims

Patentanwälte *~

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl -Ing 3102173

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Er nsberger strasse 19

8 München 60

23. Januar 1981

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 /V.St.A.

Unser Zeichen: R 1012

Anordnung und Verfahren zur Steuerung von Fahrzeugen

PATENTANSPRÜCHE

Anordnung zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einer Hauptantriebswelle und einer ersten sowie einer zweiten Abtriebswelle, die das Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder übertragen können, und mit einer Einrichtung zum Ankoppeln der Hauptantriebswelle an die erste und an die zweite Abtriebswelle, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung zum Abfühlen der relativen Rotationsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Abtriebswelle; und

b) eine Steuereinrichtung, die ansprechend darauf aktiviert wird, daß die Abfühleinrichtung einen Schlupfbzw. Durchdrehzustand feststellt, und eine Einrichtung zur Beseitigung dieses Schlupf- bzw. Durchdrehzustandes umfaßt, wobei die Steuereinrichtung während einer vorbestimmten Zeit nach ihrer Aktivierung wirksam bleibt.

130052/0454

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ankoppeln der Hauptantriebswelle an die erste und die zweite Abtriebswelle ein Differential ist und die Steuereinrichtung aktivierbar ist, um von der Hauptantriebswelle, der ersten und der zweiten Abtriebswelle zwei Wellen drehfest miteinander zu verriegeln.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abtriebswelle normalerweise durch die Hauptantriebswelle angetrieben ist und die Einrichtung zur Beseitigung des Schlupf- bzw. Durchdrehzustands eine Kupplung umfaßt, welche die Hauptantriebswelle an die zweite Abtriebswelle ankoppelt.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Räder des Fahrzeugs mit Bremsen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beseitigung des Schlupf- bzw. Durchdrehzustands eine selektive Steuerung des Anziehens der Bremsen bewirkt.

5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Tandemantrieb mit einer vorderen Hinterachse und einer hinteren Hinterachse zum Antreiben der Fahrzeugräder und ein Differential zwischen den Achsen zur Aufteilung des Drehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Hinterachse aufweist und daß ein Eingang des Differentials zwischen den Achsen an die Hauptantriebswelle und seine Ausgänge an die erste bzw. an die zweite Abtriebswelle angekoppelt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Steuersignal liefert, wenn ein Schlupf- bzw. Durchdrehzustand festgestellt wird, zur Aktivierung der Einrichtung zur Beseitigung dieses Schlupfbzw. Durchdrehzustands, und daß die Anordnung ferner eine

1300 5 2/0454

Fehlfunktionssicherungs-Zeitgebereinrichtung enthält, die zu einer festen Zeit vor dem Ende der vorbestimmten Zeit wirksam wird, um die Steuereinrichtung stillzusetzen, wenn das Steuersignal zu dieser festen Zeit noch vorhanden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlfunktionssicherungs-Zeitgebereinrichtung während einer kurzen Zeitspanne wirksam werden kann.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Zeit nicht größer ist als eine Minute.

9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Zeit gleichzeitig mit der vorbestimmten Zeit endet.

10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine Bremse aufweist und die Anordnung ferner umfaßt:

a) eine auf das Anziehen der Fahrzeugbremsen ansprechende Einrichtung zur Erzeugung des Bremssignals; und

b) eine Einrichtung, die so geschaltet ist, daß sie das Bremssignal empfängt und die Aktivierung der Steuereinrichtung sperrt, wodurch die Steuereinrichtung beim Anziehen der Fahrzeugbremse bezüglich der Beseitigung des Schlupf- bzw. Durchdrehzustands unwirksam ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Bremslichtkreis und Bremslichter aufweist, die beim Anziehen der Bremse aktiviert werden, und die auf das Anziehen der Fahrzeugbrems ansprechende Einrichtung Mittel umfaßt, die an den Bremslichtkreis angeschlossen sind.

1 30052/0Α5Λ

12. Anordnung nach Anspruch 1 oder 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die an den Bremslichtkreis angeschlossen ist und den Zustand eines geöffneten Kreises feststellt, und eine Einrichtung zum Sperren der Wirksamkeit der Steuereinrichtung bei Peststellung des offenen Kreises, wodurch die Steuereinrichtung stillgesetzt wird, wenn der Zustand eines offenen Kreises in dem Bremslichtkreis festgestellt wird.

13. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Selbsttestschaltung, die ansprechend auf die Inbetriebnahme des Fahrzeugs wirksam ist und die Funktion der Steuereinrichtung überprüft.

14. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung zwei Fühler umfaßt, die jeweils angrenzend an eine rotierende Welle angeordnet sind und Signale erzeugen, deren Frequenz proportional zu der jeweiligen Rotationsgeschwindigkeit der Welle ist, und daß die Steuereinrichtung ferner umfaßt:

a) eine Durchschalteinrichtung zum Empfangen der Signale aus jedem Fühler, wobei die Durchschalteinrichtung Signale aus jedem Fühler durchschaltet;

b) eine Einrichtung zum Zählen der Signale aus der Durchschalteinrichtung und zur Erzeugung eines Differenzsignals bei Feststellung einer vorbestimmten Differenz zwischen den Zählraten der Zähleinrichtung;

c) eine Zeitgebereinrichtung, die so geschaltet ist, daß sie das Differenzsignal empfängt, zur Erzeugung eines Steuersignals während der vorbestimmten Zeit; und

d) eine auf das Steuersignal ansprechende Treibereinrichtung zur Beseitigung des Schlupf- bzw. Durchdrehzustands .

130052/0454

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung einen Aufwärts/Abwärts-Zähler umfaßt, der so ausgebildet ist, daß er ansprechend auf Signale aus dem einen Fühler aufwärtszählt und ansprechend auf Signale aus dem anderen Fühler abwärtszählt, und daß die Durchschalteinrichtung abwechselnd die Signale aus den Fühlern zu der Zähleinrichtung durchschaltet,

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler vorsetzbar ist und die Steuereinrichtung ferner Mittel zum Zurücksetzen des Aufwärts/Abwärts-Zählers zu festgelegten Zeitintervallen umfaßt.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelegte Aufwärtszählrate so voreingestellt ist, daß sie gleich der Abwärtszählrate ist, und daß der vorsetzbare Aufwärts/Abwärts-Zähler das Differenzsignal erzeugt, wenn die eine oder andere der vorgesetzten Zählraten überschritten wird.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit einer Kupplungsmanschette und einer mit dieser zusammenwirkenden Gabel- und Jocheinheit versehen ist, durch welche die Hauptwelle mit einer der Abtriebswellen drehfest verriegelt wird, und daß eine Treibereinrichtung mit einer Spule zur Betätigung der Kupplungsmanschette vorgesehen ist.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch eine Fehlfunktionssicherungs-Zeitgebereinrichtung zur Erzeugung eines Fehlfunktionssicherungssignals, wenn das Differenzsignal zu einer festen Zeit vor Ablauf der vorbestimmten Zeit vorhanden ist, wobei das Fehlfunktionssicherungssignal an die Zählein-

130052/0454

richtung angelegt ist und die weitere Erzeugung des Differenzsignals verhindert.

20. Anordnung nach Anspruch 14 oder 19, gekennzeichnet durch eine Schaltungseinrichtung, die auf das Anziehen der Fahrzeugbremsen anspricht und die Übertragung des Differenzsignals zu der Zeitgebereinrichtung sperrt.

21. Anordnung nach Anspruch 14 oder 19, gekennzeichnet durch eine an den Bremslichtkreis des Fahrzeugs angeschlossene Einrichtung zum Ertasten des Zustands eines unterbrochenenen Bremslichtkreises und zur Verhinderung der weiteren Erzeugung des Differenzsignals.

22. Verfahren zum Verbessern der Schlupf- bzw. Durchdrehkorrektur bei Fahrzeugen mit einer Hauptantriebswelle und einer ersten sowie einer zweiten Abtriebswelle, die das Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder geben, und mit einer Einrichtung zum Ankoppeln der Hauptantriebswelle an die erste und an die zweite /Vbtriebswelle, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Feststellung eines Schlupf- bzw. Durchdrehzustands zwischen zwei Wellen unter der Hauptantriebswelle sowie der ersten und der zweiten Abtriebswelle;

b) Verriegeln der Kupplungseinrichtung derart, daß der Schlupf- bzw. Durchdrehzustand beseitigt wird;

c) Aufrechterhalten des verriegelten Zustands während einer vorbestimmten Zeitspanne.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem das Fahrzeug einen Tandeinantrieb mit einer vorderen und einer hinteren Hinterachse zum Antreiben der Fahrzeugräder sowie ein Differentiiil zwischen den Achsen zur Aufteilung des Drehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Hinterachse aufweist, wobei das Differential zwischen den Achsen mit

130052/0464

einem Eingang an die Hauptantriebswelle und mit seinen Ausgängen an die erste und an die zweite Abtriebswelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung der Kupplungseinrichtung gesperrt wird, wenn der Schlupf- bzw. Durchdrehzustand vor Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne erneut festgestellt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Anziehen der ,Fahrzeugbremsen ermittelt wird und die Sperrung der Kupplungseinrichtung ansprechend auf das Anziehen der Fahrzeugbremsen unterbunden wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand eines offenen Bremslichtkreises des Fahrzeugs ermittelt wird und das Verfahren ansprechend auf die Feststellung des Zustands eines unterbrochenen Bremslichtkreises beendet wird.

26. Verfahren zum Verbessern der Schlupf- bzw. Durchdrehkorrektur bei Fahrzeugen mit einer Hauptantriebswelle und einer ersten sowie einer zweiten Abtriebswelle, die das Antriebsdrehmoment auf die Fahrzeugräder geben, und mit einer Einrichtung zum Ankoppeln der Hauptantriebswelle an die erste und an die zweite Abtriebswelle, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Feststellen eines Schlupf- bzw. Durchdrehzustands zwischen zwei Wellen aus der Gruppe der Hauptantriebswelle sowie der ersten und der zweiten Abtriebswelle; und

b) Aktivierung einer Einrichtung zur Beseitigung des Schlupf- bzw. Durchdrehzustands kontinuierlich während einer vorbestimmten Zeitspanne und unabhängig von dem Zustand zwischen den beiden Wellen.

130052/0454