Die Erfindung betrifft zwischen dem gefederten und dem ungefedertenTeil
eines Fahrzeugs angebrachte hydraulische Stoßdämpfer, und insbesondere ein Steuersystem für hydraulische
Stoßdämpfer mit einstellbarer Dämpfungswirkung.
Es ist bekannt, hydraulische Stoßdämpfer mit einstellbarer
Dämpfungswirkung zwischen dem ungefederten und dem gefederten Abschnitt eines Fahrzeugs einzubauen. Diese Stoßdämpfer
enthalten jeweils ein durch einen Elektromotor in eine erforderliche Winkelstellung drehbares Einstellelement, wobei
die Drehung entsprechend den Bedingungen erfolgt, unter denen das Fahrzeug fährt, und dabei wird die Dämpfungswirkung
so eingestellt, daß die Stoßdämpfer den Fahrkomfort und die Stabilität des Fahrzeuges erhöhen. Durch einen Schalter wird
die erforderliche Einstellung "hart", "normal" (mittel) und "weich" eingestellt. Wenn die erforderliche Einstellung ausgewählt
ist, erzeugt ein Auswahlreferenzsignalgenerator ein entsprechendes Auswahlreferenzsignal, das dann durch einen
Komparator mit einem die Winkelstellung einer Abgabewelle des Motors und damit die Winkelstellung des Einstellelementes
anzeigenden Signal verglichen wird. Falls das Referenzsignal nicht gleich dem Winkelanzeigesignal ist,
wird ein die Ungleichheit bezeichnendes Signal durch den Komparator abgegeben, welches eine Drehung des Motors einleitet,
bis das Referenzsignal und das Winkelanzeigesignal übereinstimmen. Dadurch wird die Drehung des Einstellteils
innerhalb eines Zylinders gesteuert, und dadurch die Menge des Hydraulikfluids eingestellt, die einen Dämpfungsdurchlaß
zwischen zwei Hydraulikkammern umgeht, d.h. der Fluidwiderstand innerhalb des Zylinders gegen Versetzung zwischen
den gefederten und ungefederten Massen wird verändert.
Es treten gelegentlich Probleme bei der Steuereinheit für besondere Stoßdämpfer auf; beispielsweise kann der Motor
klemmen, die Motor zuleitung kann brechen, oder der Detektor, der die Winkelstellung des Motors erfaßt, kann eine
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Fehlfunktion aufweisen. In solchen Fällen können die Stoßdämpfer, die durch das fehlerhafte Steuergerät beeinflußt
werden, sich in ihrer Dämpfungskraft von den Stoßdämpfern unterscheiden, die durch die richtig arbeitenden Steuergeräte
beeinflußt werden. Beispielsweise können drei mit richtig funktionierenden Steuergeräten arbeitende Stoßdämpfer
in die richtige Dämpfungswirkungseinstellung kommen,
während der andere Stoßdämpfer, der durch das fehlerhafte Steuergerät beeinflußt wird, in einem nicht angewählten
Zustand verbleibt. In diesem Fall verschlechtert die ungleiche Dämpfungswirkung der einzelnen Stoßdämpfer
die Fahrstabilität des Fahrzeugs, falls die Unterschiede der Dämpfungswirkungen groß sind.
Bei den genannten Stoßdämpfern wird andererseits der Motor zur Drehung des Einstellelementes so angetrieben, daß eine
Öffnung des Einstellelementes mit der erforderlichen aus einer Vielzahl von Düsen oder Mundstücken im Stoßdämpfer
ausgerichtet wird, um so die gewünschte Dämpfungswirkung einzustellen, wie bereits kurz erwähnt. Zu diesem Zweck muß
der Motor genau in der erforderlichen Winkelstellung angehalten werden. Da jedoch der Motor und das durch ihn angetriebene
Einstellelement erhebliche Trägheitsmomente besitzen, wird nach dem Abschalten des Steuerstroms für den
Motor der Motor und das Einstellelement noch infolge der Trägheit möglicherweise die gewünschte Stellung überlaufen.
Damit kann es vorkommen, daß die erwünschte Düse mit der Öffnung im Einstellelement nicht exakt ausgerichtet ist,
so daß die gewünschte Dämpfungswirkung nicht erreicht wird.
Wenn darüber hinaus der das Einstellelement antreibende Motor klemmt, oder die Ausgangsklemmen der Motoransteuereinheit
aus irgendeinem Grund kurzgeschlossen sind, kann es vorkommen, daß ein zu großer Strom von der Leistungsversorgung
zu dem Motor fließt, so daß die Verbindung zwischen dem Motor und der Ansteuerschaltung überhitzt wird
und durchbrennt, oder daß die Motor-Ansteuereinheit selbst überlastet und dadurch beschädigt wird.
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Ein Detektor, der die Winkelstellung des Motors erfaßt, ist
zu diesem Zweck in der Nähe des Stoßdämpfers vorgesehen oder er ist in denselben eingebaut. Zusätzlich ist das übrige
Steuergerät mit Komparator, Motoransteuereinheit, Wahlschalter
usw. in dem Fahrgastraum oder hinter der Instrumententafel eingebaut, wie die Steuergeräte für die andere
elektrische Ausrüstung des Fahrzeuges. Mit anderen Worten, der Detektor und das übrige Steuersystem sind voneinander
getrennt. Da die Stromquelle mit dem übrigen Steuersystem zusammenarbeitet, muß elektrische Leistung, d.h. Steuerstrom
dem Detektor über eine elektrische Verdrahtung zugeführt werden. Falls ein Kurzschluß in der Verdrahtung auftritt, kann
die Verdrahtung mit den anderen Verbindungselementen überhitzt werden und verbrennen. Falls der Detektor seine Erfassungsfunktion
wegen Problemen im LeistungsVersorgungssystem nicht ausführen kann, kann es vorkommen, daß das
Dämpfungswirkungs-Steuersystem kontinuierlich den Motor antreibt.
Der Strom zum Antrieb der Lasten, wie beispielsweise des Motors, wird üblicherweise von der Fahrzeugbatterie bzw. der
Lichtmaschine entnommen. Die Spannung dieser Stromquellen unterliegt jedoch größeren Schwankungen, so daß die Antriebskraft
für den Motor nicht konstant sein kann. Derartige Schwankungen treten während des Betriebs des Fahrzeuges immer auf,
und es können auch Überspannungserscheinungen in dem Fahrzeug auftreten, die eine Fehlsteuerung erzeugen können. Beispielsweise
können solche Überspannungen, die zu Schwankungen des Referenzsignals führen, das ein Wahlreferenzsignalgenerator
zu einem Komparator liefert, dadurch auftreten, daß andere Elemente des elektrischen Systems, z.B. beim
Abschalten des Starters, eine elektromotorische Gegenkraft erzeugen, die einige 100 Volt kurzzeitig betragen kann und
die die elektrischen Elemente des Steuersystems stark beschädigen kann.
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Es ist damit ein Ziel der Erfindung, ein Steuersystem für die genannten Stoßdämpfer zu schaffen, das eine abnormale
Einstellung der Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers erfaßt und den Stoßdämpfer zum Betrieb bei der vorbestimmten
Dämpfungswirkung zurückbringt.
Die Erfindung ergibt ein Steuersystem für Stoßdämpfer, das eine Vielzahl von Dämpfungswirkungs-Einstellmitteln enthält
sowie einen Schalter zur Auswahl der gewünschten Dämpfungswirkung aus den möglichen Einstellungen "hart",
"normal" und "weich". Ein Wahlreferenz-Signalgenerator erzeugt auf die Betätigung des Wahlschalters hin ein entsprechendes
Dämpfungswirkungs-Wahl-Referenzsignal. Steuermittel treiben die Dämpfungskraft-Einstellmittel der Stoßdämpfer
in eine gewünschte Stellung entsprechend dem Referenzsignal, um bei jedem Stoßdämpfer die gewünschte Dämpfungswirkung zu
erzeugen. Es sind Mittel vorgesehen, die die Stellung der Dämpfungswirkungs-Einstellmittel erfassen und ein Erfassungssignal
erzeugen, das die Stellung der Dämpfungswirkungs-Einstellmittel
anzeigt. Die Ansteuermittel enthalten einen Komparator, der das Referenzsignal mit dem Erfassungssignal
vergleicht und ein Nicht-Koinzidenzsignal erzeugt, wenn das Referenzsignal nicht mit dem Erfassungssignal übereinstimmt, wodurch die Dämpfungswirkungs-Einstellmittel
angetrieben werden, bis das Referenzsignal mit dem Erfassungssignal übereinstimmt, und ein Koinzidenzsignal
erzeugt, wenn das Referenzsignal und das Erfassungssignal
übereinstimmen, wodurch der Antrieb für die Dämpfungswirkungs-Einstellmittel
angehalten wird . Ein Fehlerdetektor oder Störungsdetektor gibt ein Störungssignal ab, das eine
unnormale Einstellung mindestens eines Stoßdämpfers anzeigt, wenn der Zeitabstand zwischen dem Beginn und dem Ende der
Dämpfungswirkungseinstellung durch die Dämpfungswirkungs-Einstellmittel
einen vorbestimmten Wert überschreitet. Ein Dämpfungswirkungs-Schaltsignalgenerator schaltet zwangsweise,
auf ein Störsignal vom Stördetektor, das vom Wahlreferenzsignalgenerator stammende Dämpfungswirkungs-Wahl-Referenzsignal
auf ein Wahlreferenzsignal für normale oder
mittlere Dämpfungswirkung, so daß die Dämpfungswirkungs-Einstellmittel
in eine entsprechende Stellung angetrieben wird. Dadurch wird, wenn auch das fehlerhafte Steuergerät
den zugehörigen Stoßdämpfer in irgendeine Dämpfungswirkungs-Stellung
"hart", "normal" oder "weich" gestellt hat, die Differenz der Dämpfungswirkung zwischen dem
Stoßdämpfer mit dem fehlerhaften Steuergerät und den Stoßdämpfer mit den in Ordnung befindlichen Steuergeräten sich
nur um einen Pegelwert unterscheiden, so daß der Einfluß auf die Fahrstabilität nicht so schwerwiegend ist. Die
Antriebsmittel enthalten einen Elektromotor zum Antrieb des Einstellelementes und eine Ansteuereinheit zum Ansteuerndes
Elektromotors entsprechend dem Wahlreferenzsignal. Eine wahlweise vorhandene Bremseinheit arbeitet
in Abhängigkeit von dem Koinzidenzsignal und bremst den Elektromotor, so daß die Einstellmittel exakt in der erwünschten
Dämpfungswirkungs-Einstellage anhalten.
Das Steuersystem kann einen Strombegrenzer zwischen der Motor-Ansteuereinheit und dem Motor enthalten, der die
Größe des Antriebsstromes erfaßt, den die Ansteuereinheit dem Motor liefert, und die Stromgröße begrenzt, falls
die erfaßte Antriebsstromgröße einen vorbestimmten Wert
übersteigt.
Das Steuersystem kann auch eine Dämpfungswirkungs-Anzeigeeinheit enthalten mit einer Vielzahl von Indikatoren,
jeweils ein Indikator für jeden Dämpfungswirkungspegel, wobei jeweils ein Indikator aufleuchtet in Abhängigkeit
von der Auswahl des entsprechenden Dämpfungswirkungspegels durch den Schalter, und es kann eine Störanzeige-Steuereinheit
vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von dem Fehlersignal vom Fehlerdetektor die anderen Indikatoren blin-
ken läßt, während der erste Indikator weiter Dauerlicht abgibt.
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Das Steuersystem kann mit einer zwischen den Erfassungsmitteln und einer Stromversorgung vorgesehenen Strombegrenzungseinheit
ausgerüstet sein, um zu verhindern, daß der den Erfassungsmitteln durch die Leistungsversorgung
gelieferte Strom zu sehr ansteigt.
Die Strombegrenzungseinheit enthält einen Stromdetektor, der die Größe des zwischen den Erfassungsmitteln und der
Stromversorgung fließenden Stromes erfaßt, und auf die erfaßte Größe des Stromes ansprechende Stromsteuerp.ittel, die
die Größe des Stromes herabsetzen, wenn die erfaßte Stromgröße einen vorbestimmten Wert übersteigt, um so die Stromversorgung
vor überlastung zu schützen. Die Strombegrenzungseinheit
kann eine Glättungseinheit zum Glätten des Ausgangssignals
der Stromsteuermittel enthalten. Das Steuersystem kann auch Mittel zum Absorbieren oder Abnehmen von äußeren
Spannungsspitzen enthalten, die innerhalb und am Ausgang der Begrenzungseinheit auftreten.
Das Steuersystem enthält eine stabilisierte Stromversorgung für die Ansteuermittel und andere elektrische Lasten im
Steuersystem; die stabilisierte Stromversorgung enthält dabei die Stromversorgung selbst, eine Spannungsspitzen-Absorbiereinheit,
die mit der Stromversorgung so verbunden ist, daß einen vorbestimmten Wert übersteigende Spannungsspitzen
an den Ansteuermitteln und den anderen elektrischen Lasten im Steuersystem vorbeigeleitet werden, ein
an der Absorbiereinheit angeschlossenes Rückstromsperrmittel, um zu verhindern, daß Stromspitzen mit umgekehrter Polarität
von der Stromversorgung zu den Antriebsmitteln und anderen elektrischen Lasten im Steuersystem fließen, einen an dem
Rückstrom-Sperrmittel angeschlossenen Spannungsregler zum Regeln der Eingangsspannung für die Antriebsmittel und andere
elektrische Lasten im Steuersystem und an dem Spannungsregler angeschlossene Mittel zum Ausgleich möglicher plötzlicher
Änderungen des durch die Steuermittel und/oder andere elektrische Lasten im Steuersystem fließenden Stromes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfer-Steuersystems,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines steuerbaren Stoßdämpfers,
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teils des Steuersystems aus Fig. 1, wobei Einzel-Bauteile eingezeichnet sind,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Abwandlung der Ausführung nach Fig. 4,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines anderen Teils des Steuersystems mit eingezeichneten Einzel-Bauelementen,
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführung des Steuersystems, wobei die Strombegrenzungseinheit
im einzelnen dargestellt ist,
Fig. 8 ein Schaltbild der Strombegrenzungseinheit aus Fig. 7,
Fig. 9 ein Blockschaltbild der im System nach Fig. 1 verwendeten stabilisierten Stromversorgung,
Fig. 10 ein Schaltbild der Stromversorgung nach Fig. 9,
Fig. 11 ein Schaltbild einer Abwandlung der Stromversorgung
nach Fig. 9,
Fig. 12 ein Schaltbild einer weiteren Abwandlung der Stromversorgung
aus Fig. 9, und
Fig. 13 ein Schaltbild einer weiteren Abwandlung der Stromversorgung
aus Fig. 9.
Eine bevorzugte Ausführung eines Steuersystems S für verstellbare Stoßdämpfer nach der Erfindung wird anhand der Figur 1
nachfolgend beschrieben. Das Steuersystem enthält einen Schalter 1 zur Auswahl einer gewünschten Dämpfungswirkungs-Einsteilung
H, N oder S, wobei diese Buchstaben für "hart", "normal"
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(mittel) und "sanft" (weich) stehen, womit auch der Fahrkomfort gegeben ist. Ein Wahlreferenzsignalgenerator 2
erzeugt ein Wahlreferenzsignal entsprechend der angewählten Schalterstellung und führt es vier Steuergeräten
(von denen nur drei dargestellt sind) zu, von denen jedes einen Komparator 3, eine Motoransteuereinheit 5, einen
Elektromotor 4, einen Winkelstellungsdetektor 6, wahlweise einen Digital/Analog-Wandler 7, und eine Strombegrenzungseinheit
47 enthält. Jeder Komparator 3 vergleicht das Referenzsignal mit einem Erfassungssignal, das die Winkelstellung
der Abgabewelle 4a des entsprechenden Elektromotors angibt. Der Komparator 3 gibt ein Koinzidenzsignal bwz. ein
Nicht-Koinzidenzsignal aus, je nachdem, ob die verglichenen Signale gleich oder unterschiedlich sind. Jede Ansteuereinheit
5 treibt den entsprechenden Motor 4 bei vorliegendem Nicht-Koinzidenzsignal an, bis ein Koinzidenzsignal erhalten
wird. Der mit der jeweiligen Motorabgabewelle 4a verbundene Winkelstellungsdetektor erfaßt die Winkellage der
Motor-Abgabewelle 4a und liefert ein Erfassungssignal, das die Winkelstellung der Motorabgabewelle bezeichnet, an den
entsprechenden Komparator 3, und zwar über einen entsprechenden Analog/Digital-Wandler 7 (A/D-Wandler), wenn der Detektor
ein Analogdetektor, z.B. ein Potentiometer ist. Falls die Detektoren 6 digitale Ausgangssignale erzeugen, kann der A/D-Wandler
7 weggelassen werden. Wenn ein Motor 4 angesteuert wird, so wird auch das Einstellelement 8 des entsprechenden
Stoßdämpfers T verstellt. Der Aufbau der Stoßdämpfer ist in Fig. 2 und 3 dargestellt.
Nach Fig. 2 und 3 besteht der Stoßdämpfer aus einem geschlossenen,
mit Betriebs-Hydraulikfluid gefüllten Zylinder 9 und einer bewegbaren Kolbenstange 10, die sich durch das obere
Ende des Zylinders erstreckt.Ein Kolben 11 ist gleitbar innerhalb des Zylinders 9 eingesetzt und unterteilt den
Innenraum des Zylinders 9 in zwei Fluidkammern 12 und 13.
Der Kolben 11 ist mit einer üblichen Dämpfungs-Erzeugungseinrichtung
14 versehen, die bei dem Betriebsfluidaustausch zwischen den Kammern 12 und 13 einen Fluidwiderstand erzeugt.
Die Einrichtung 14 besteht aus einer Vielzahl von Fluiddurchlässen
25a und 25b in dem Kolben 11 . und zwei elastischen Ventilplatten 26a und 26b. Die obere Platte 26a hält normalerweise
das obere Ende des Durchlasses 25b geschlossen, und läßt den Durchlaß 2 5a unverschlossen. Umgekehrt hält die
untere Platte 26b normalerweise das untere Ende der Durchlässe 25a geschlossen und das untere Ende der Durchlässe 25b
offen. Ein gestufter zylindrischer Hohlstutzen 15 verbindet die Kolbenstange 10 mit dem Kolben 11. Der Stutzen 15 ist in
seiner Umfangswand, wie es am besten in Fig. 3 zu sehen ist, mit
in verschiedener Winkellage angeordneten Öffnungen oder Mündungen 18,19 und 20 unterschiedlicher Größe versehen. Jede
Öffnung oder jedes Mundstück steht mit der oberen Fluidkammer
12 in Verbindung. Ein Einstellelement 8 ist im Innenraum 16 des Stutzens 15 aufgenommen und wird durch einen
Motor 4, der im Innenraum der Kolbenstange 10 sitzt, über eine Motorabgabewelle 4a angetrieben. Das Einstellelement
hat eine zentrale Vertiefung 22, die zur unteren Kammer 13 hin geöffnet ist, und eine Verbindungsöffnung 23, die mit
einer der Düsen oder Öffnungen 18,19 oder 20 ausgerichtet werden kann. Eine Verkabelung oder ein Kabelbaum 24 stellt
die elektrische Verbindung zwischen dem Motor 4 und der Motoransteuereinheit 5 her.
Wenn die Kolbenstange 10 und damit der Kolben 11 sich gegenüber
dem Zylinder 9 nach unten bewegen, steigt der Fluiddruck in der unteren Kammer 13 über den in der oberen Kammer 12 an,
so daß Fluid aus der unteren Kammer 13 über den Durchlaß 25b in die obere Kammer 12 verdrängt wird unter Versetzen der
oberen Ventilplatte 26a nach oben, so daß auf diese Weise eine Öffnung in die obere Kammer 12 gebildet wird, die so
bemessen ist, daß eine merkliche Dämpfungskraft erzeugt wird. Wenn andererseits die Kolbenstange 10 und damit der Kolben
sich relativ zum Zylinder 9 nach oben bewegen, tritt Betriebsfluid
aus der oberen Dammer 12 durch Versetzen der unteren Ventilplatte 26b nach unten durch den Kammerdurchlaß 25a nach
unten und auch hier wird eine merkliche Dämpfungswirkung erzielt.
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Wenn der Fahrer eine der drei Wahlstellungen N, H oder S durch Drehen des Schalters einstellt, will er entsprechend '
den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ein bestimmtes Maß an Fahrkomfort und Fahrstabilität erzielen. In Fig. 1 ist
die Normal-Dämpfungswirkungseinstellung N als angewählt dargestellt. Der Schalter 1 erzeugt ein die angewählte Ein-*
stellung bezeichnendes Signal und gibt es an den Wahlreferenz signalgenerator 2 weiter, der dann das entsprechende Wahlreferenzsignal
erzeugt. Dieses Signal wird im Komparator 3 mit dem von dem entsprechenden Winkelstellungssensor 6 abgegebenen
Signal verglichen, welches die Winkelstellung der Abgabewelle 4a des entsprechenden Elektromotors 4 anzeigt.
Das Signal vom Sensor 6 kann, falls der Sensor ein Analogsensor, z.B. ein Potentiometer ist, durch einen Analog/Digital-Wandler
7 in das entsprechende Digitalsignal gewandelt werden. Falls die beiden Signale übereinstimmen, wird ein
Koinzidenzsignal erzeugt, während sonst ein Nicht-Koinzidenzsignal abgegeben wird. Wenn die Motoransteuereinheit 5
das Koinzidenzsignal empfängt, wird die Erregung des Elektromotors 4 mit Strom durch die Ansteuereinheit 5 unterbrochen,
so daß die Drehung des Motors 4 aufhört. Wenn andererseits das Nicht-Koinzidenzsignal an der Motoransteuereinheit
5 anliegt, gibt diese Erregungsstrom an den Motor 4 ab und der Motor 4 wird angetrieben, bis das Signal vom Komparator
3 ein Koinzidenzsignal ist.
Der Motor 4 treibt die mit dem Einstellelement 8 verbundene
Abgabewelle 4a,bis die Öffnung 23 im Element 8 mit der erforderlichen
Düse oder dem erforderlichen Mundstück aus den drei Mundstücken 18, 19 und 20 (Fig. 3) im Stutzen oder Verbindungsstück
15 ausgerichtet ist. Ein durch die so angewählte Düse bestimmter Anteil des Betriebshydraulikfluids
tritt dann zwischen den beiden Kammern 12 und 13 über einen Umleitungsweg durch, der durch die angewählte Düse 18, die
Öffnung 23, die Zentralvertiefung 22 im Element 8 und einem Axial-Durchlaß 17 im Verbindungsstück 15 gebildet ist. So
kann die durch die übliche Dämpfungswirkungs-Erzeugungsein-
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richtung 14 mit den Ventilplatten 26a und 26b erzeugte
Dämpfungswirkung einstellbar vermindert werden, und so
ist die Auswahl der erforderlichen Dämpfungswirkung möglich. Die bisher beschriebenen Teile des Steuersystems
für einstellbare Stoßdämpfer sind etwa gleich ausgelegt wie bei dem bekannten Stand der Technik, der im Einleitungsteil
dieser Beschreibung angeführt ist.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, enthält das erfindungsgemäße Steuersyatem weiter einen Strombegrenzer 47, einen Störungsdetektor
50, einen Dämpfungswirkungs-Schaltsignalgenerator
51, eine Dämpfungswirkungs-Anzeigeeinheit 53
und eine Störungsanzeige-Steuereinheit 54.
Die Fig. 4 zeigt, wie die Motorantriebseinheit 5 zwischen dem Komparator 3 und dem Motor 4 angeordnet ist. Die Motoransteuereinheit
5 liefert, wie beschrieben, kontinuierlich einen Antriebsstrom von der +-Klemme einer Stromversorgung
32 zu einem Motor 4, solange der Komparator 3 ein Nicht-Koinzidenzsignal abgibt. Sobald der Komparator 3 ein Koinzidenzsignal
abgibt, unterbricht die Motoransteuereinheit 5
die Stromzuführung von der Stromquelle 32 zum Motor 4. Eine Bremseinheit 40 kann vorgesehen sein, die den Motor 4 abbremst
und dadurch die unnötige Weiterdrehung der Abgabewelle infolge der Trägheit des Motors und des Einstellelementes
verhindert, nachdem die Motoransteuereinheit 5 die
Strombeaufschlagung für den Motor 4 unterbrochen hat. Die Motorantriebseinheit 5 enthält einen ersten Transistor 28,
dessen Basis über einen Widerstand 46 mit dem Ausgang des Komparators 3 verbunden ist, dessen Kollektor über einen
Widerstand 27 mit der Stromversorgung 32 verbunden ist und dessen Emitter an Masse liegt. Die Einheit 5 enthält weiter
einen zweiten Transistor 30, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 28 verbunden ist, dessen Kollektor mit der
Stromversorgung 32 verbunden ist und dessen Emitter über einen den Strom bestimmenden Widerstand 29 mit dem Eingang des
Motors 4 verbunden ist.
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Die Bremseinheit 40 enthält in dieser bestimmten Ausführung
eine Diode 40a zwischen dem Kollektor des ersten Transistors 2 8 und dem Eingang des Motors 4. Eine zweite Diode 31 ist
zwischen der +-Klemme der Stromversorgung 32 und dem Motor 4 vorgesehen, um die Ansteuereinheit 5 gegen Spannungsspitzen
nach der Unterbrechung des Antriebsstromes zum Motor 4 zwischen
dem zweiten Transistor 30 und dem Motor 4 zu schützen.
Die Strombegrenzungseinheit 47, die zwischen der Motoransteuereinheit
5 und dem Motor 4 zwischengeschaltet ist, verhindert eine übermäßige Stromzuleitung von der Stromversorgung 32 zum
Motor 4. Die Begrenzungseinheit 47 enthält den Widerstand 29, dessen eines Ende mit dem Emitter des den Antriebsstrom für
den Motor 4 liefernden Transistors30 verbunden ist, während
das andere Ende mit dem Eingang des Motors 4 verbunden ist, und einen dritten Transistor 34, dessen Basis mit der Ver- ■'
bindungssteile zwischen dem Widerstand 29 und dem Emitter des Transistors 30 verbunden ist und dessen Kollektor mit
der Basis des Transistors 30 verbunden ist, während sein Emitter mit dem Eingang des Motors 4 verbunden ist. Bei dieser
Ausführung ist der Emitter des Transistors 34 über eine Konstantspannungsdiode 35 (Zenerdiode) geerdet, die die
Transistoren 30 und 34 gegen Beschädigung durch Spannungsspitzen in der Schaltung zwischen den Transistoren 30, 34
und dem Motor 4 schützt.
Wenn im Betrieb der Schalter 1 mit der N-Klemme 1b verbunden
ist, erzeugt er das entsprechende Wahlsignal, und der Wahlreferenzsignalgenerator
2 gibt ein Wahlbefehlssignal in Abhängigkeit von dem empfangenen Wahlsignal an den Komparator
ab. Der Winkelstellungsdetektor 6 erfaßt die Winkelstellung der Motorabgabewelle 4a und erzeugt ein diese Winkelstellung
bezeichnendes Signal, das ebenfalls, wenn erforderlich über den Wandler 7, an den Komparator 3 angelegt wird, der die
beiden Signale vergleicht. Wenn die beiden Signale nicht übereinstimmen, erzeugt der Komparator 3 ein Nicht-Koinzidenzsignal
mit niedrigem Pegel, dadurch fällt die Spannung
an der Basis des Transistors 28 ab, und der Transistor 28 wird gesperrt. Damit wird der Antriebsstrom von der Stromversorgung
32 über den Widerstand 27 zur Basis des Transistors 30 geleitet, dadurch wird der Transistor 30 angeschaltet,
so daß.der Antriebsstrom von der Leistungsversorgung 32 zum Eingang des Motors 4 über die Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors 30 und den Widerstand 29 gelangt und der Motor 4 angetrieben wird. Bei der Drehung
der Motorabgabewelle 4a dreht sich auch das Einstellelement
8 in dem Verbindungsstück 15. Das Einstellelement 8 wird solange gedreht, bis das Ausgangssignal des Winkelstellungsdetektors
6 mit dem anliegenden Wahlreferenzsignal übereinstimmt.
Sobald die Öffnung 23 des Einstellelementes 8 mit der richtigen
Düse des Verbindungsstücks 15 ausgerichtet ist, gibt der Komparator 3 ein Koinzidenzsignal mit hohem Pegel ab,
die Basisspannung des Transistors 2 8 wird erhöht und der Transistor durchgeschaltet. Damit wird die Basis des Transistors
30 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 8 an Masse gelegt und der Transistor 30 abgeschaltet. Dadurch
wird die Stromzuleitung zum Motor 4 unterbrochen. Da jedoch die Motorabgabewelle 4a durch die Trägheit des Motorrotors
und des Einstellelementes weiter gedreht wird, wird im Motor 4 eine elektromotorische Kraft erzeugt. Die in dieser
Ausführung vorhandene Bremseinheit 40 läßt nun den ankommenden elektrischen Strom über die Diode 40a und die Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors 28 an Masse fließen, so daß die elektrische Energie verbraucht wird. Dadurch wird
der Motor 4 abgebremst. In dem Augenblick, in dem der Komparator 3 das hochliegende Koinzidenzsignal abgibt, hält damit
der Motor 4 in der gewünschten Winkelstellung an, so daß die Öffnung 23 des Einstellelementes 8 in exakter Ausrichtung mit
der angewählten Düse des Verbindungsstücks 15 steht.
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Die Strombegrenzungseinheit 47 verhindert, daß der von der Stromversorgung 32 zum Motor fließende Antriebsstrom für
diesen außerordentlich ansteigt und die Verbindung zum Motor 4 oder der Transistor 30 der Ansteuereinheit 5 überhitzt
wird, wenn z.B. die Motorwelle 4 in ihrer Drehung klemmt oder wenn die Eingangsklemmen des Motors aus irgendeinem
Grund kurzgeschlossen sind. Wenn beispielsweise die Motorausgangswelle 4«während der Beaufschlagung des Motors
stillsteht und durch den Motor übermäßiger Antriebsstrom fließt, wird eine einen vorbestimmten Wert übersteigende
Spannung an dem Widerstand 29 abfallen, so daß der Transistor 34 geöffnet wird und ein Teil des Basisstromes für
den Transistor 30 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 34 abgeleitet wird, so daß die Basisspannung
des Transistors 30 und damit sein Kollektorstrom entsprechend vermindert werden. Damit begrenzt der Transistor 3 4
den von der Stromversorgung 32 zum Motor 4 über den Transistor 30 fließenden Antriebsstrom und verhindert so eine
Beschädigung durch Überhitzen des Motors 4 oder der zugeordneten Verdrahtung.
Statt der in Fig. 4 gezeigten Bremseinheit 40 mit der Diode 40a kann auch nach Fig. 5 ein weiterer Transistor 36 zwischen
dem Komparator 3 und dem Motor 4 statt der Diode 40a vorgesehen werden. Auch dadurch wird dem Motor 4 eine Bremskraft
erteilt, und zwar sind, solang der Komparator 3 kontinuierlich ein Nicht-Koinzidenzsignal abgibt, . die beiden
Transistoren 28 und 36 abgeschaltet. So fließt der Strom
von der Stromversorgung nicht über den Transistor 36 zur Masse, sondern wird insgesamt über den Transistor 30 und den Widerstand
29 zum Eingang des Motors 4 geführt, so daß dieser angetrieben wird. Sobald der Komparator ein Koinzidenzsignal
abgibt, wird der Transistor 2 8 angeschaltet und der Transistor 30 gesperrt, so daß die Stromzuführung zu dem Motor
von der Stromversorgung 32 unterbrochen wird, und der Transistor
36 wird ebenfalls angeschaltet, so daß die durch die Massenträgheit im Motor erzeugte elektromotorische Kraft
einen entsprechenden Strom über die Emitter-Kollektor-Strecke
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des Transistors 36 zur Erdung 37 fließen läßt. Dadurch wird wiederum eine Bremskraft auf den Motor 4 ausgeübt, so daß
dieser in der erforderlichen Winkelstellung anhält.
Ein erster Störungsdetektor 50 (Fig.1) überwacht die Zeitabstände
zwischen den Pegeländerungen der Ausgangssignale des Wahl-Referenzsignalgenerators 2 und des !Comparators 3.
Wenn der Pegel mindestens eines der beiden Ausgangssignale von hoch (Gleichgewichtszustand) zu niedrig geändert wird,
beginntdie Zeitmessung. Wenn der Zeitraum von der Änderung
des Komparator-Ausgangssignals auf tiefen Pegel bis zur Rückkehr des Ausgangssignals zum hohen Pegel eine vorbestimmte
Zeitlänge überschreitet, gibt der Stördetektor 50 ein Störerfassungssignal mit hohem Pegel ab, das eine unrichtige
Dämpfungswirkungseinsteilung bezeichnet, die im
nachfolgenden als "Systemstörung" bezeichnet wird. Das Signal mit hohem Pegel wird bis zum Betriebsende angehalten,
das beispielsweise durch das Abschalten des Zündschalters bestimmt ist. Wenn der Dämpfungswirkungs-Schaltsignal-Generator
51 ein Störerfassungssignal vom Störungsdetektor 50 erhält, wird er dazu gebracht, das Signal zu erzeugen,
welches sich ergibt, wenn die "Normal"-Stellung N durch den Schalter 1 ausgewählt wird, um so die Differenz zwischen der
Dämpfungswirkung in dem gestörten Steuergerät und in den arbeitenden Steuergeräten so gering wie möglich zu halten.
Fig. 6 zeigt im einzelnen eine Ausführung dieser Erfindung mit einem Stördetektor 50 und einem Dämpfungswirkungs-Schaltsignalgenerator
51. Der Störungsdetektor 50 enthält einen üblichen Taktimpulsgenerator mit NOR-Gliedern G1 und G„, die
als Inverter benutzt werden, und zugehörigen Kondensatoren und Widerständen in einer bekannten Oszillatorschaltung,
zwei kaskaden-geschaltete Zähler CNT1 und CNT„, die die vom
Taktimpulsgenerator erhaltenen Impulse zählen, und ein UND-Glied G3, das erfaßt, ob ein Generator 3 ein Nicht-Koinzidenzsignal
(das den Motor 4 zum Antrieb bringt) mit niedrigem Pegel erzeugt. Ein UND-Glied G. erzeugt ein Niedrig-
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Pegel-Signal, wenn entweder das Ausgangssignal des UND-Glieds G3 oder das vom Wahlreferenzsignal-Generator 2 erzeugte Signal
niedrigen Pegel besitzt. Ein ODER-Glied Gr gibt ein Signal
mit hohem Pegel ab, wenn entweder das UND-Glied G4 oder
eine Differenzierschaltung aus einem Widerstand R und einem
Kondensator C_ Hoch-Pegel-Signale abgeben, wobei die letztere ein Hoch-Pegel-Signal abgibt, sobald der Betrieb des Systems
beginnt. Das Hoch-Pegel-Ausgangssignal des ODER-Gliedes Gestellt die Zähler CNT1 und CNT- zurück. Ein ODER-Glied Ga
gibt ein Signal mit hohem Pegel ab, wenn entweder ein Zeitstellbit Q2 oder das Bit mit höchster Wertigkeit Q3 des Zählers
CNT9 mit hohem Pegel anliegen.
Der Zähler CNT3 erhält das Ausgangssignal des Zählers CNT.. ,
welcher als Frequenzuntersetzer arbeitet, an seiner Freigabeklemme E, und seine eigenen Q .,-Bit an seiner Taktklemme C.
Damit hört der Zähler CNT2 mit dem Zählvorgang auf, sobald
sein Q3~Ausgang auf hohem Pegel ist. Die Zeitlänge, die der
Zähler CNT2 braucht, um bis zu seinem Q -Bit zu zählen, ist
eine eingebaute Verzögerung vor der Erfassung einer Systemstörung, und der Zeitabstand, den der Zähler CNT9 braucht, um
von seinem Bit Q2 bis zu seinem Bit Q3 zu zählen, sollte so
lang sein, daß die arbeitenden, d.h. nicht gestörten Steuergeräte die entsprechenden Stoßdämpfer in den "Normal"-Zustand
versetzen können, nachdem eine Störung erfaßt wurde, wie später beschrieben wird. Das ausgegegebene Q3-BIt wird als Haltbefehlssignal
an eine Systemhalteeinheit 52 weitergegeben, die aus jeweils zwischen den entsprechenden Komparatoren 3
und der zugehörigen Ansteuereinheit 5 vorgesehenen ODER-Gliedern
zusammengesetzt ist.
Der Dämpfungswirkungs-Schaltsignalgenerator 51 wird als die
Ausgangsstufe des Wahlreferenzsignalgenerators 2 benutzt und besteht aus ODER-Gliedern G7, G„ und Gg, die jeweils das
durch den Schalter 1 bestimmte Wahlreferenzsignal und das Ausgangssignal des ODER-Gliedes Gß des Stördetektors 50 erhalten.
Im Wahlreferenzsignalgenerator 2 legt der Schalter
■ΛΨ
die angewählte Schaltklemme 1a, 1b oder 1c (entsprechend
den angewählten Dämpfungswirkungsstellungen H, N oder S)
an Masse. Die Klemmen 1a und 1c sind über entsprechende Rückstrom-Sperrdioden D1 bzw. D~ und eine Rauschsperre
aus einem RC-Glied mit jeweils einer Eingangsklemme des entsprechenden ODER-Gliedes G7 bzw. GR verbunden,
während die Klemme 1b mit einer Eingangsklemme eines NOR-Gliedes Gg über eine Rückstrom-Sperrdiode D3 und eine
Rauschsperre verbunden ist. Zusätzlich wird an die gleichen Eingangsklemmen der Glieder G7, Gg und G„ über RC-Rauschsperren
die hohe logische Spannung Vcc angelegt. Diese Spannungszuführleitungen können über die Dioden D-,
Oy oder D-. und die entsprechenden Klemmen 1a, 1c oder 1b
an Masse gelegt werden. Zusätzlich verbinden Dioden D. und Dn.
die Spannungszufuhr für das NOR-Glied Gg mit den Klemmen 1a
und 1c, während sie Rückströme in entgegengesetzer Richtung verhindern.
Der Wahlreferenzsignalgenerator 2 erzeugt ein 2-Bit-Ausgangssignal,
das aus den Ausgangssignalen der ODER-Glieder G7 und Gq besteht, die von der angewählten Stellung des Schalters
abhängen, und erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel
vom NOR-Glied Gg, solang eine der Klemmen 1a, 1b und 1c durch
den Schalter 1 an Masse liegt und das Ausgangssignal des ODER-Gliedes
G6 tief liegt. Ein tiefliegendes Ausgangssignal des
NOR-Gliedes Gg dient als Zählfreigabe-Eingangssignal über
das UND-Glied G.und das ODER-Glied G,- für die Zähler CNT1
und CNT-j des Störungsdetektors 50. Dementsprechend zeigt
ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal des NOR-Gliedes Gg normalen
Systembetrieb an, in dessen Dauer die Zähler CNT1 und CNT2
wirksam gesperrt sind. Wenn jedoch der Schalter 1 eine Fehlfunktion besitzt, so daß keine Klemme 1a, 1b oder 1c an Masse
liegt, oder wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes Gg hoch
wird, wird das Ausgangssignal des NOR-Gliedes Gg tief und
die Zähler CNT1 und CNT2 können kontinuierlich zählen.
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• Π.
Der Wahlreferenzsignalgenerator 2 gibt das erwähnte 2-Bit-Ausgangssignal
an jeden Komparator 3 ab. Die Komparatoren 3 können aus EXKLUSIV-ODER-Gliedern (XOR) bestehen, die so
geschaltet sind, daß sie Eingangssignale jeweils von einem der ODER-Glieder G7 oder Gg und von dem zugehörigen Winkelstellungsdetektor
6 erhalten und ihre Ausgangssignale an ein NOR-Glied abgeben, das wiederum sein Ausgangssignal an das
UND-Glied G3 und das entsprechende ODER-Glied der System-Halteinheit
52 abgibt.
Die Detektoren 6 geben bei der hier gezeigten Ausführung ein kodiertes 2-Bit-Signal ab, das die Winkelstellung anzeigt,
und sind schematisch in Fig. 6 dargestellt. Insbesondere ist die obere Bit-Ausgangsleitung des Detektors 6 tief, wenn die
Motorwelle sich in der Stellung H befindet, die untere Leitung ist tief für die Stellung S, und beide Leitungen sind
hoch, wenn dieMotorwelle 4a sich in der Stellung N befindet. Sobald die Welle sich zwischen zwei Betriebsstellungen befindet,
sind beide Leitungen tief. Damit stimmen die Ausgangssignale der Detektoren 6 normalerweise mit den kombinierten Ausgangssignalen
der Glieder G7 und Gg überein, so daß der Komparator
3 ein Hoch-Pegel-Koinzidenzsignal ausgibt und die Antriebseinheit 5 sperrt. Falls die Ausgangssignale eines zugehörigen
ODER-Gliedes nicht mit dem entsprechenden Ausgangssignal des Sensors 8 übereinstimmen, z.B. wenn der Schalter 1
in Stellung S steht und sich der Motor noch nicht zur Einstellung des Elementes 8 bewegt hat, wird ein XOR-Glied ein Hoch-Pegel-Signal
abgeben, so daß der Komparator 3 das mit niedrigem Pegel versehene Nicht-Koinzidenzsignal ausgibt.
Wenn beim Betrieb der Schalter 1 betätigt wird, um die Dämpfungswirkung vom gegenwärtigen Zustand zu einem anderen zu ändern,
gibt der Komparator 3 ein Niedrig-Pegel-Nicht-Koinzidenz-Ausgangssignal
ab, so daß die Zähler CNT1 und CNT2 des Störungsdetektors 50 zu zählen beginnen. Falls ein Komparator 3 während
längerer Zeit ein Nicht-Koinzidenzsignal ausgibt als die Zeit beträgt, bis die Ziffer Q2 des Zählers CNT2 ein hohes
Ausgangssignal erzeugt, erkennt das System eine Systemstörung.
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-12-
das Signal (Q2 hoch), welches eine Systemstörung anzeigt, wird
über das ODER-Glied Gr zu den Gliedern C7-Gn weitergeleitet,
so daß die Ausgangssignale der Glieder G7 und Gfi hoch werden,
so daß der gleiche Zustand erzeugt wird, wie er vorhanden ist, wenn das Wahlreferenzsignal für die "Normal"-Stellung N erzeugt
wird- Dadurch wird das Ausgangssignal des Gliedes Gq
tief, so daß die Zähler CNT1 und CNT3 weiterzählen. Die Komparatoren
3 erzeugen Nicht-Koinzidenz-Ausgangssignale, so daß die Dämpfungswirkung der nicht gestörten Steuergeräte in Normalstellung
geht. Nach diesem Steuervorgang wird die Q3-ZaIiI des
Zählers CNT2 hoch, so daß das Zählen aufhört und weiter der
Ausgang der Q^-Ziffer hoch bleibt. Dadurch werden die Eingangssignale für die Systemhalteeinheit 52 hoch und es werden alle
Steuergeräte und Motore angehalten.
Die Dämpfungswirkungs-Anzeigeeinheit 53 und die Störungsanzeige-Steuereinheit
54 können im System eingebaut sein, und sie werden nachfolgend beschrieben. Die Anzeigeeinheit
53 enthält Anzeigeglieder IH, IN und IS, die jeweils mit den Dämpfungswirkungs-Wahlklemmen 1a, 1b bzw. 1c des Schalters
verbunden sind. Wenn eine Dämpfungswirkungs-Steilung H, N
oder S des Schalters 1 angewählt ist, wird die entsprechende Klemme 1a, 1b oder 1c an Masse gelegt und dadurch leuchtet
die entsprechende Anzeigelampe IH, IN oder IS auf. Diese Anzeigelampen können entweder LED's oder elektrische Glühbirnchen
sein. Strombegrenzungswiderstände 53a, 53b und 53c sind in Reihe mit den LED's oder Birnchen IH, IN bzw. IS
vorgesehen.
Die Störanzeige-Steuereinheit 54 erhält ein Störsignal vom Störungsdetektor 50, wenn eine Systemstörung auftritt, und
hält die gerade angewählte Lichtanzeige IH, IN oder IS im Dauerleuchtzustand, während die restlichen Anzeigen blinken,
so daß sichergestellt ist, daß der Fahrer schnell das Auftreten einer Störung erkennen kann. Bei der dargestellten
Ausführung enthält die Einheit 54 ein UND-Glied 54A, das das Ausgangssignal des Gliedes Gfi des Störungsdetektors
50 und das Ausgangssignal des Zählers CNT1 erhält,
einen Puffer 54B, der das Ausgangssignal des Gliedes 54A
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invertiert und verstärkt, und eine Diodenschaltung 54C mit Dioden, deren Anoden mit den jeweiligen Eingängen des Wahlreferenzsignalgenerators
2 verbunden sind, welche wiederum mit den Klemmen 1a, 1b und 1c des Schalters 1 verbunden sind
und deren Kathoden gemeinsam mit dem Ausgang des Puffers 54B
verbunden sind.
Wenn im Betrieb der Störungsdetektor 50 eine Systemstörung erkennt, erzeugt das Glied Gfi kontinuierlich ein Hoch-Pegel-Aus
gangs signal, während der Zähler CNT1 mit festen Abständen
ein Hoch-Pegel-Signal erzeugt. Damit beaufschlagt das UND-Glied 54A periodisch den Transistor des Puffers 54B, so daß
die zwei nicht angewählten Anzeigelampen, in diesem Fall IH
dritte,
und IS blinken, während die/über den Schalter 1 an Masse gelegt,,
kontinuierlich erleuchtet bleibt. Dadurch wird eine klare und leicht bemerkbare Anzeige der Systemstörung erhalten.
Es ist zu bemerken, daß, obwohl ein Eingang jedes Gliedes Gy, Gg und G9 an Masse liegt, der andere Eingang
während Systemstörungsbetrieb kontinuierlich hoch bleibt.
Bei der dargestellten Ausführung werden demnach Systemstörungen durch Blinken zweier der drei Anzeigelampen IH, IN und IS
angezeigt, während die dritte Anzeigelampe, die dem durch den Schalter 1 angewählten Zustand entspricht, dauernd
leuchtet. So ist eine spezielle Anzeige für das Auftreten einer Störung nicht notwendig. Die Schaltung zur Anzeige
von Störungen benutzt periodisch wiederholte Impulse vom Störungsdetektor 50, so daß die gesamte Schaltung aus relativ
wenigen Bestandteilen zur Kosteneinsparung besteht.
Bei dem in Fig. 7 gezeigten Steuersystem besteht das Hauptsteuersystem
60 aus den bereits erwähnten Signalgenerator 2, Komparatoren 3 und Motoransteuereinheiten 5, wie sie bereits
beschrieben wurden, und anderen Bestandteilen des in Fig. 1 beschriebenen Systems, die in Fig. 7 nicht getrennt dargestellt
sind. In Fig. 1 und 4 kann das Steuersystem eine stabilisierte Gleichspannungs-Leistungsversorgung besitzen,
-3 O-
die das Hauptsteuersystem und den Winkelstellungsdetektor mit einer konstanten Spannung versorgt, wobei der Winkelstellungsdetektor
über eine Strombegrenzungsexnheit versorgt wird, welche einen außerordentlichen Stromanstieg
von der stabilisierten Gleichspannungsquelle zum Detek-r
tor 6 verhindert. Die in Fig. 7 getrennt eingezeichnete stabilisierte Gleichspannungsversorgung 61 und Strombegrenzungsexnheit
62 können einstückig mit dem Hauptsteuersystem 60 ausgebildet sein. Es ist eine Verdrahtung oder ein
Kabelbaum vorgesehen, der elektrische Leitwege L1 einschließt,
durch die Motorantriebsstrom von dem Hauptsteuersystem
60 zu den Motoren 4 geliefert wird, elektrische Leitungswege L-/ durch welche die Winkelstellungssignale von den
Detektoren 6 zum Hauptsteuersystem 60 gelangen, und elektrische Wege L-,, mit denen Strom von der Einheit 62 zu
den Detektoren 6 gelangt.
Die Begrenzungseinheit 62 enthält einen Stromfühler oder -detektor 63 und ein Stromsteuerelement 64, die zwischen
den Eingangs- und Ausgangsklemmen liegen, eine Glättungseinheit 65 und eine Rückspitzen-Ableitdiode 66 zwischen der
Ausgangsklemme der Einheit 62 und Masse und eine Vorwärtsspitzen-Umleitdiode
67 zwischen der Eingangs- und der Ausgangsklemme der Einheit 62. Der Stromdetektor 63 erfaßt den
von der Leistungsversorgung 61 zu den Winkelstellungsdetektoren 6 fließenden Strom. Das Stromsteuerelement 64 begrenzt
die Größe des Ausgangsstromes der Begrenzungseinheit 62 und
wird dann aktiviert, wenn ein Signal vom Stromfühler 63, das den erfaßten Strom anzeigt, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Die Glättungseinheit 65 glättet den vom Steuerelement 64 abgegebenen Strom. Die Diode 66 absorbiert
von außen kommende, in die Stromversorgungswege L3 induzierte
Spannungsspitzen in einer Richtung, während die Diode 67 Spannungsspitzen in entgegengesetzter Richtung absorbiert,
so daß das Stromsteuerelement 64 und die Einheit 62 sowie die Detektoren 6 gegen möglicherweise schädliche
Spannungsspitzen geschützt sind. Der Stromfühler 63 erfaßt abnormale oder übergroße Ströme durch die Leitungswege L-,,
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-3A-
die infolge eines Kurzschlusses in den Wegen L3 oder im
Detektor 6 auftreten können, und bringt das Stromsteuerelement 64 dazu, den durch die Leitungswege L3 fließenden
Strom zu begrenzen. Dadurch wird eine Überlastung der Leitungswege L3/ der Detektoren 6 sowie auch der Leitungswege L-| und L„ verhindert, welche dicht neben den Leitungswegen L3 liegen können.
Die Strombegrenzungswirkung der vorgestellten Begrenzungseinheit 62 läßt Schwankungen der an den Detektoren 6 anliegenden
Spannung ausschalten oder verringern, die als Schwankungen <äer Ausgangssignale der Detektoren 6 wiedergegeben
werden könnten. Solche Schwankungen würden durch das UND-Glied G3 des Störungsdetektors 50 über die Komparatoren
3 aufgefaßt werden, so daß bei ausreichend langen Schwankungen das System auf Störung gehen würde. Durch die
Begrenzungseinheit wird also die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems weiter erhöht.
Fig. 8 zeigt die Strombegrenzungsexnheit 62 im einzelnen.
Hier ist ein Transistor Tr., mit einem seine Kollektor-Basisstrecke
überbrückenden Widerstand RQ gezeigt, der den Stromdetektor
63 in Fig. 7 bildet, ein Transistor Tr2, dessen
Basis mit dem Emitter des Transistors Tr1 und dessen Kollektor
mit der Basis des Transistors Tr1 verbunden ist, entspricht
der Stromsteuerung 64, und ein Kondensator C entspricht
der Glättungseinheit 65. Bei dieser Ausführung lassen Anstiege der Spannung über den Widerstand R , d.h. des durch den Widerstand
fließenden Stromes, einen vergrößerten Strom durch den Transistor Tr1 zum Widerstand R1 fließen. Dadurch wird die
Basisspannung von Tr3 erhöht und dadurch der durch RQ und Tr2
fließende Strom vermindert. Auf diese Weise wird, beispielsweise
wenn ein Kurzschluß an der AusgangsSeite der Strombegrenzungseinheit
62 auftritt, verhindert, daß außerordentliche Stromflüsse von der LeistungsVersorgung zur Last einschließlich
der Strombegrenzungseinheit fließen. Dadurch wird die Last und die Verdrahtung zwischen der Leistungsversorgung
■η-
und der Last vor überlastung infolge Kurzschlüssen geschützt.
Fig. 9 zeigt eine Einzel-Blockschaltung der Gleichspannungs-Leistungsversorgungseinheit
61. Die Versorgungseinheit enthält einen Spannungsspitzen-Absorber 69, der direkt an einer
Batterie 67 liegt und einen vorbestimmten Wert übersteigende Spannungsspitzen absorbiert,und alle Bestandteile des Steuersystems,
die eine Last für die Batterie 67 bilden, gegen Spannungsspitzen schützt, ein Rückspannungsschutzelement 70
(eine Rückspannungs-Sperrdiode), die einen Rückstromfluß von
der Leistungsversorgung 69 verhindert, falls die Batterie falsch angeschlossen ist und auch in umgekehrter Polarität
auftretende Spannungsspitzen sperrt, eine Konstantspannungseinheitoder
einen Spannungsregler 71, die der Last 68 eine Konstantspannung zuleitet, und eine Glättungseinheit 72, die
einmal Spannungswellen am Ausgang des Spannungsreglers bei Spannungsregelvorgängen glättet und plötzliche Änderungen
des Stromflusses durch die Antriebseinheiten und/oder andere elektrische Lasten im Steuersystem kompensiert. Statt der
Batterie 67 kann auch eine Lichtmaschine oder ein sonstiger elektrischer Generator vorgesehen sein. Damit kann das Steuersystem
vor Schwankungen der Ausgangsspannung der Leistungsversorgung geschützt werden. Zusätzlich sind die Bestandteile
des Steuersystemes vor Beschädigung durch Spannungsspitzen geschützt, da die bei Verbrennungsmotor-Kraftfahrzeugen
oft auftretenden Spannungsspitzen absorbiert werden.
Fig. 10 zeigt eine erste Detailschaltung der in Fig. 9 schematisch
dargestellten Einheit. Ein Varistor Z-, der hier den
Spannungsspitzenabsorber 69 bildet, leitet Spannungsspitzen ab und wirkt als Parallelschaltung für höhere Spannungen zur
Last, so daß diese gegen Spannungsspitzen gesichert ist. Ein Gleichrichter D1 bildet die Rückspannungssperre 70 und verhindert
in verkehrter Richtung fließende Ströme, wenn die Leistungsversorgung 67 mit umgekehrter Polarität angeschlossen
wird, und sperrt gleichzeitig Spannungsspitzen mit negativer Polarität. Ein Widerstand R1 begrenzt den Laststrom.
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•33·
Eine Zenerdiode ZD1 ist zwischen die beiden Leitungen der
Leistungsversorgung 67 und der schwankenden Last 68 vorgesehen, um eine konstante Spannung an der Last 68 zu sichern,
da Spannungsabweichungen von der Konstantspannung über die
Zenerdiode ZD1 parallel umgeleitet werden, ohne die Last
6 8 zu erreichen. Ein Elektrolyt-Kondensator C1 und ein
Schicht- oder Keramik-Kondensator Cy bilden die Glättungseinheit
72.
Fig. 11 zeigt eine zweite Ausführung der in Fig. 9 schematisch dargestellten Einheit. Hier ist bei dem Spannungsregler
71 ein Transistor TR1 vorgesehen, dessen Kollektor
mit der Rücksperrdiode D1, und zwar mit ihrer Kathode verbunden
ist, dessen Basis mit der Verbindungsstelle zwischen der Zenerdiode ZD1 und dem Widerstand R1 verbunden ist,· und
dessen Emitter mit der Last 68 verbunden ist. Bei dieser Ausführung ist die Verbindungsstelle der Senerdiode ZD1
und des Widerstandes R1 nicht direkt mit der Last 68 verbunden.
So werden Änderungen des durch die Zenerdiode ZD1 fließenden Stromes infolge von Lastschwankungen zuverlässiger
durch den Transistor absorbiert, so daß sich ein stabilerer Ausgangsstrom ergibt. Mit anderen Worten, der Transistor
verbessert die Auswirkung der Zenerdiode ZD1 und der
Kondensatoren C1 und C-. Der restliche Aufbau ist der gleiche
wie in Fig. 10.
Fig. 12 zeigt eine dritte Ausführung der in Fig. 9 dargestellten Einheit. Hier enthält der Spannungsregler 71 noch
einen zweiten Transistor TR~, dessen Emitter mit der Zenerdiode ZD1 verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des
Transistors TR1 verbunden ist, so daß die Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors TR2 den Stromweg zwischen der Diode
ZD1 und dem Transistor TR1 bildet. Die Basis des Transistors
TR ist mit dem Mittelabgriff zwischen zwei als Spannungsteiler
wirkenden aneinandergeschalteten Widerständen R2 und
R, verbunden, wobei dieser Spannungsteiler parallel zur
-3V-
Last 68 liegt. Damit werden Änderungen der Ausgangsspannung
durch den Transistor TR- stromverstärkt und der sich dadurch
ergebende Stromfluß durch die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors TR„ wird der Basis des Transistors TR1 zugeführt. Damit erzeugt der Transistor TR1 einen Ausgangsstrom
in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das er von dem Transistor TR_ enthält, d.h. er kann den abgegebenen
Strom exakter geregelt liefern. Die Anordnung der restlichen Bestandteile ist die gleiche wie in den Ausführungen
nach Fig. 11 und braucht deshalb nicht weiter beschrieben zu werden.
Fig· 13 zeigt eine weitere Ausführung der in Fig. 9 dargestellten
Einheit. Hier wird statt des Transistors TR- in Fig. 12 ein Fehlerverstärker Ae benutzt zur Steuerung des
Basisstroms des Transistors TR1. Die Plus-Eingangsklemme
des Verstärkers ist an der Verbindungsstelle der Zenerdiode ZD1 mit einem Widerstand R. angeschlossen, die in
Reihe parallel zur Last 68 liegen, und die Minus-Eingangsklemme
des Verstärkers ist mit dem Abgriff des Spannungsteilers aus den Widerständen R2 und R_ verbunden. Der Verstärkerausgang
ist über einen WiderstandR5 mit der Basis des Transistors TR1 verbunden. Damit wird der Unterschied
zwischen einer durch ZD1 und R. erzeugten Referenzspannung
und einer durch den Spannungsteiler R und R- erzeugten Teilspannung der variablen Ausgangsspannung von TR1 als
Fehlersignal benutzt. Dieses Fehlersignal wird über den Widerstand R5 an die Basis des Transistors TR1 angelegt,
so daß dieser den Fehler ausgleicht. Mit anderen Worten, es ist eine exaktere Steuerung des Ausgangsstromes von TR1
möglich. Auch hier sind die anderen Bestandteile in der gleichen Weise wie in der Ausführung nach Fig. 12 angeordnet.
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