SE409973B - Sensor for overvakning av retardation eller acceleration hos ett roterande organ - Google Patents

Description

rv, u..§.~_.~ ._ . 7801119-4 ___ _, _ 77,, 2 nr. 7712342-0 âstadkommes den funktion som ger indikationen genom att en koppling användes mellan det övervakade organet, eller en del sammankopplad därmed, och svänghjulet, vilket koppling arbetar genom inbördes ingrepp mellan tvâ kopplingsytor. När frikoppling av svänghjulet sker säras kopplingsytorna från varandra, under det att när sammankoppling sker kopplingsytorna bringas samman. I de anförda patentansökningarna och utläggningsskrifterna sker friktionsytornas särande och närmande i ett högfrekvent förlopp, som kan betecknas såsom en “stick-slip“-form. Detta har i de illustrerade utförings- exemplen åstadkommits på olika sätt.

Trots att ovannämnda sensortyper visat sig tillförlitliga till sin funktion och ändamålsenliga för den avsedda användningen kräver utvecklingen konstruktioner med längre livslängd, och före- liggande uppfinning syftar till att åstadkomma bland annat mindre antal förslítningsdelar, större precision och repeterbar, stabil, tillförlitlig funktion, förutom att konstruktionen blir enklare och därigenom billigare i tillverkning och underhåll.

Det som speciellt kännetecknar uppfinningen framgår av bi- fogade patentkrav.

Några såsom utföringsexempel valda illustrativa utförings- former enligt uppfinningen visas på de bifogade ritningarna, där fig. 1 i schematisk perspektivvy illustrerar en första ut- föríngsform av uppfinningen, fig. 2 i schematisk perspektivvy illustrerar en andra typ av sensor där föreliggande uppfinnings grundprinciper kan komma till användning, fig. 3 och 4 visar exempel på beröringsfria bromsar utformade såsom enkla permanentmagnetiserade växelströmsgeneratorrotorer, och fig. 5 visar schematiskt ett sätt att styra sensorns g-värdes- 'inställning i beroende av modulerad bromskraft och fordonets last- förhållande.

Fig. 1 illustrerar ett enkelt utförande av en sensor enligt uppfinningen. Den ingående axeln 1, vilken är driven, direkt eller indirekt av det övervakade organet, driver över en koppling, be- stående av två halvor 3 resp. 4, en axel 21, som i sin tur över en maximalmomentkoppling 5, avsedd att skydda sensorns mekaniska delar mot våldsamma accelerationer resp. retardationer, driver en axel 6. Maximalmomentkopplingen kan givetvis monteras på andra stäl- len än det som visats och man kan givetvis avstå från den helt och hållet om användningen av sensorn är sådan att våldsamma accelera- tioner och/eller retardationer ej förekommer eller om sensorn drivs '7801119-4 3 _ J» exempelvis genom en friktionsväxel som själv utgör en maximalmoment- koppling. Axeln 6 driver över ett frihjul 7 en axel 8, på vilken en bromsanordning 9 verkar och på vilken också ett svänghjul 10 är fast monterat. På kopplingshalvan 4 är monterad en mikrobrytare 11 med en manöverarm 12. De båda kopplingshalvorna 3 och 4 är anordnade att tillåta ett visst vridningsglapp. På kopplingshalvorna 3 resp. 4 är radiellt utskjutande pinnar 13 resp. 14 fast monterade. På pinnen 14 är en fjäder 15 uppträdd, vars ena skänkel är bockad in mot kopp- lingshalvans 4 centrum och är förankrad i ett radiellt riktat hål i densamma och vars andra skänkel är spänd mot pinnen 13 i kopplings- halvan 3. På kopplingshalvan 3 är radiellt fixerad en andra pinne 16 avsedd att över armen 12 på mikrobrytaren 11, som är fast monterad på kopplingshalvan 4, sluta och bryta denna. För överförande av in- formation från mikrobrytaren 11 till stationära delar av sensorn finns på axeln 21 ett släpringsarrangemang 17 med borstar 18 och ledningar 19. Släpringar 20 är med ej visade ledningar förbundna med mikro- brytarens poler. Fjädern 15 ger ett moment mellan de båda kopplings- halvorna 3, 4 som är mindre än det moment som utövas av bromsanord- ningen 9 och som är riktat så, att det vill vrida kopplingshalvan 4 i pilens 2 riktning om man betraktar kopplingshalvan 3 som stationär.

Frihjulet 7 är så anordnat, att axeln 8 med bromsanordningen 9 och svänghjulet 10 kan vridas i pilens 2 riktning i förhållande till axeln 6. Sensorn enligt fig. 1 har visats i form av en retardationsvakt och är visad med det relativa läget mellan kopplingshalvorna 3, 4 som gäller under normal drift, varvid mikrobrytaren 11 är bruten, dvs. momentet från bromsen 9 har övervunnit det moment mellan de båda kopplingshalvorna 3, 4 som åstadkommes av fjädern 15. Om axeln 1 ut- sättes för en vinkelretardation som är större än den som enligt me- kanikens lagar bestäms av bromsmomentet från bromsen 9 och det sam- mantagna tröghetsmomentet hos axeln 8, de med denna förenade delarna av frihjulet 7, de medroterande delarna av bromsen 9 samt svänghjulet 10 kommer axeln 8 med de på densamma fast monterade delarna att börja att rotera fortare än de övriga delarna av sensorn, varvid momentet från bromsen 9 inte längre belastar kopplingen bestående av de båda halvorna 3, 4. Därvid kommer momentet från fjädern 15 att vrida kopplingshalvorna 3, 4 i förhållande till varandra inom glappet mellan desamma, varvid mikrobrytaren sluts och sensorn av- ger signal.

På fig. 2 visas en annan utföringsform av uppfinningen än den som visas på fig. 1. Den grundläggande funktionen är emellertid den- samma och flera av komponenterna är också gemensamma både med avseen- _\ 7801119-4 4 _ _ _ de på konstruktion och funktion. Dessa gemensamma komponenter har för att förenkla och förkorta beskrivningen av sensorn enligt fig. 2 betecknats med samma sifferhänvisningar som i fig. 1 fast i hundra- serien. Skillnaderna mellan sensorerna enligt fig. 1 resp. 2 är att en uppväxling av varvtalet från den ingående axeln 101 till axeln 121 har skett på sensorn enligt fig. 2 med hjälp av en planetväxel 22 och att begränsade vinkelrörelser på planetväxelns ringhjul användes för att manövrera ett tungelement medelst två motställda permanent- magneter. Planetväxeln i sensorn enligt fig. 2 har alltså förutom att åstadkomma uppväxlingen också övertagit den funktion som kopp- lingen bestående av de två halvorna 3, 4 har i sensorn enligt fig. 1.

Anledningen till tillkomsten av planetväxeln är alltså tvåfaldig.

Dels kan sensorn byggas med mindre yttre dimensioner därför att svänghjulet kan göras mindre med bíbehållna tröghetskrafter på grund av varvtalets kvadratiska inverkan och dels medger planetväxeln ett elegant sätt att manövrera en stationär mikrobrytaranordning, vilket innebär att man kan eliminera det komplicerade och livslängdsbe- gränsande släpringsarrangemanget i sensorn enligt fig. 1. Det bör emellertid påpekas att ingenting hindrar att man på sensorn enligt fig. 1 använder den permanentmagnetmanövrerade tungelementanordningen som återfinnes på sensorn enligt fig. 2.

Under normal drift av en sensor enligt fig. 2 strävar planet- växelns ringhjul 23 under inverkan av momentet från bromsen 109 att vrida sig i den riktning som indikeras med pilen 102. Spänningen i fjädern 24 är så anpassad att den övervinnes av det moment på ringhjulet 23 som är ett resultat från momentet från bromsen 109.

Ringhjulet hålles därmed i en sådan vinkelposition att de båda på utskottet 30 på ringhjulet 23 fästa permanentmagneterna 25, 26 be- finner sig i ett sådant läge att tungelementet 27 hålls brutet. Om den ingående axeln 101 blir utsatt för en retardation som är större än den som enligt mekanikens lagar bestäms av momentet från bromsen 109 och det sammanlagda tröghetsmomentet av axeln 108, de med denna medroterande delarna av frihjulet 107 och bromsen 109 samt svänghju- let 110 träder frihjulet 107 i funktion, varvid planetväxeln inte längre belastas med momentet från bromsen 109. Fjädern 24 vrider då ringhjulet 23 mot en anslagsskruv 29, varvid permanentmagneterna 25, 26 förflyttas till läge "slutet" för tungelementet och sensorn avger signal.

För uppnående av vridmotstånd mellan de ingående elementen är det möjligt att använda bromsanordningar baserade på olika former av magnetiskt flöde, exempelvis s.k. magnetpulverbromsar, där .v 7801119-4 5 "strängar" av magnetpulverkorn sträcks i spalten mellan två rotations- symmetriska mjukjärnselement som åstadkommer ett regelrätt friktions- motstånd mellan elementen om man under magnetisk aktivering försöker vrida elementen i förhållande till varandra. Vidare kan man nu tänka sig virvelströmsbromsar och viskösa bromsar. Dessa har emellertid ett vridmotstånd som ökar med kvadraten på varvtalet, vilket är olämpligt eftersom prov har visat att bromsvridmomentet bör vara obe- roende av varvtalet, så att svänghjulets retardatíon då det vrider sig i förhållande till det övervakade organet, blir rätlinjig. För att kunna använda sådana bromsanordningar måste anordningar som håller bromsmomentet konstant oberoende av varvtalet tillkomma, vil- ket innebär en komplikation som medför fördyring och nedsatt tillför- litlighet. Vidare kan man tänka sig rena friktionsbromsar, men dessa måste då vara av en typ som är tillnärmelsevis oberoende av varia- tioner i friktionskoefficienten mellan friktionsytorna, exempelvis någon av de bromskonstruktioner som redovisas i svenska utlägg- ningsskriften nr. 7501882-0 och i svenska patentansökningen nr. 7601998-3, vilka karaktäriseras av att bromsmomentet bestäms av att vid uppnåendet av gränsretardationen kraften i en förspänd fjäder övervinnes, varvid friktionsytorna först säras för att sedan snabbt återföras mot varandra, varvid förspänningen i fjädern åter övervin- nes och friktionsytorna åter säras osv. i ett förlopp som kan be- tecknas som en form av "stick-slip“. För att uppnå god livslängd på sådana friktionsbromsar, som ju i detta sammanhang är i ständig funk- tion så snart sensorn är i drift i motsats till vad fallet är med t.ex. de sensorer som beskrives i svenska utläggningsskriften nr. 7501882-O och svenska patentansökningen nr. 7601998-3 i vilka frik- tionsanordningen endast träder i funktion då retardations- resp. accelerationsgränsvärdet överskrides, bör någon form av anordning införas, som normalt håller isär friktionsytorna och låter bromsen träda i funktion först då risk föreligger att sensorns retardations- resp. accelerationsbegränsande funktion kan tänkas tas i anspråk.

Vid sensorns användning i ett fordon åstadkommes detta lämpligen genom mekanisk manövrering från fordonets bromsmanövreringsorgan, t.ex. en bromspedal, genom en av densamma manövrerad strömbrytare i kombination med en solenoid vid sensorn, med hjälp av en tryck- känslig strömbrytare och en solenoid vid sensorn om det är fråga om ett fordon med hydrauliskt eller pneumatiskt bromssystem eller direkt med det hydrauliska eller pneumatiska trycket.

Båda de nu beskrivna sensorkonfigurationerna för användning som t.ex. övervakande av fordonshjuls rotationstillstånd i ett broms- .~ 780111941 ~ 6 kontrollsystem lider emellertid av den bristen, att de på grund av returfjäderns 15, 24 inverkan har ett tillstånd som avger signal då É fordonet står stilla. Detta är lätt att inse om bromsanordningarna 9 resp. 109 är av sådan konstruktion, att de inte utövar något broms- moment vid stillastående men även om man använder bromsanordningar som ger bromsmoment vid alla varvtal från noll och uppåt inses lätt att sensorerna avger signal efter det att de bringats till stilla- stående om de efter det att fordonet stannat rör sig det allra minsta bakåt.

Lösningar till detta problem kommer att anges i kommande av- snitt i samband med diskussioner om lämpliga bromsanordningar.

Ett flertal olika bromstyper är användbara för den här aktuel- la sensorprincipen, nämligen rena friktionsbromsar till vilka också s.k. magnetpulverbromsar kan hänföras, virvelströmsbromsar, viskösa bromsar samt en stor grupp av bromsar som grundar sig på magnetiska flöden. Även om de övriga bromstyperna är användbara i det här före- liggande fallet, är de bromsar som arbetar på "beröringsfritt“ sätt och grundar sig på magnetiskt flöde särskilt väl lämpade, inte minst därför att man med sådana bromsar med enkla medel, nämligen genom styrning av en strömstyrka, kan styra bromsmomentet och därigenom t.ex. vid sensorernas användning i fordonsbromskontrollsystem kan anpassa sensorns karaktäristika till rådande friktionsförhållanden mellan fordonets hjul och vägbanan. Detta enkla sätt att styra bromsmomentet gäller också magnetpulverbromsar vars bromsmotstând i stort sett är direkt proportionellt mot den pålagda strömstyrkan. Även virvelströmsbromsars moment kan styras genom styrning av en strömstyrka men som framgått av ingressen är virvelströmsbrom- sars moment proportionella mot kvadraten på varvtalet varför den pålagda strömstyrkan dessutom måste styras av ytterligare en para- meter som tar hänsyn till momentets beroende av varvtalet, vilket medför ett onödigt komplicerat, dyrt, mindre noggrant och ur tillför- litlighetssynpunkt känsligt styrsystem.

Den fortsatta redogörelsen för lämpliga bromstyper begränsas därför mot ovanstående bakgrund till bromsar vars moment väsentligen är oberoende av varvtalet och i första hand sådana, vars moment kan styras genom styrning av en strömstyrka.

De flesta typer av elektriska generatorer, både av likströms- och växelströmstYP: lämpar sig väl.

Har man mycket höga krav på bromsmomentets oberoende av varv- talet kan man välja likströmsmaskiner av s.k. trum- resp. skivtyp.

De skiljer sig som bekant från "normala" likströmsmaskiner därigenom 78011194; 7 att deras ankare saknar järnmassa vilket gör att de inte har några virvelströmsförluster och att ankaret får ett mycket litet tröghets- moment. Den sistnämnda egenskapen är för föreliggande användningsom- råde ointressant eftersom det roterande system, av vilket ankaret är en del, ändå skall ha ett visst tröghetsmoment. Däremot är det för- hållandet att sådana generatorer saknar virvelströmsförluster intres- sant därför att bromsmomentet så när som på något litet inflytande från luft- och lagerfriktionsmotstånd är helt varvtalsoberoende för en viss strömstyrka genom ankaret vid konstant fältmagnetisering, t.ex. genom att fältet utgöres av permanentmagneter.

Avvikelsen från bromsmomentets absoluta varvtalsoberoende är emellertid även för "normala" likströmsgeneratorer för det här före- liggande användningsområdet så litet, att den i de flesta sensor- applikationer saknar praktisk betydelse. Ankaret kan dessutom ofta ges sådan järnmassa att dess tröghetsmoment blir så stort att något sär- skilt svänghjul 10, 110 blir överflödigt, vilket kan vara en fördel.

Likströmsgeneratorer är försedda med kollektorer och borstar, vilka under drift utsätts för förslitning som således utgör en livs- längdsparameter. För att undvika detta slitage kan man använda en växelströmsgenerator som är uppbyggd på liknande sätt som moderna bilväxelströmsgeneratorer så när som på att ankaret (eller rättare sagt det roterande fältet) med fördel göres permanentmagnetiserat.

Strömmen likriktas på samma sätt som strömmen från bilgeneratorer med hjälp av ett antal dioder.

På fig. 3 och 4 visas två enkla sätt att åstadkomma sådana permanentmagnetiserade ankare (eller roterande fält). Ankaret enligt fig. 3 är uppbyggt på enahanda sätt som ankare till bilgeneratorer av två mot varandra vända lika element bestående av plana cirkulära delar från vilka ett antal klor skjuter ut som vid elementens monte- ring på generatoraxeln skjuter in i varandra. Den på bilgeneratorer emellan de båda elementen koncentriskt med generatoraxeln monterade magnetiseringssolenoiden, som på bilgeneratorer får ström över ett släpringsarrangemang, är på det på fig. 3 visade ankaret ersatt av en ringformig permanentmagnet vars ena plana ände är en S-pol och vars andra plana ände är en N-pol. Ett ännu enklare sätt att åstad- komma ett permanentmagnetiserat ankare för en växelströmsgenerator visas på fig. 4. Detta ankare utgöres helt enkelt av en ring av per- manentmagnetiserbart material, med fördel_av sintertyp, som magne- tiserats så att periferin uppvisar magnetiska "fläckar", varannan S-pol och varannan N-pol.

På samtliga ovan beskrivna bromsgeneratorer kan man således _ '7801 1 19-1» _ ' 8 åstadkomma ett varvtalsoberoende eller åtminstone tillnärmelsevis varvtalsoberoende bromsmoment genom att leda den genererade ström- men genom en anordning, företrädesvis av halvledartyp, som begränsar denna till ett visst, förutbestämt värde, varigenom man kan bestämma sensorns s.k. g-värde. “Konstantströmsaggregatet“ skall vara tempera- turkompenserat så att strömmen hålls konstant trots de variationer i bromslindningarnas motstånd som betingas av temperaturvariationer och ledningsmaterialets motstândsvariation med varierande tempera- turer. Uttrycket "g-värde" har präglats av fackmän inom fordonsbroms- kontrollsystemområdet och uttrycks med referens till den linjära for- donsretardation, vid vilket man önskar att sensorn skall avge signal.

Vid användandet av generatorer som broms kan man lätt åstad- komma en lösning på det tidigare omnämnda problemet med att de redo- visade sensorkonfigurationerna avger signal, dvs. mikrobrytaren el- ler tungelementet är slutet, då sensorerna står stilla. Man leder helt enkelt ström från generatorn till mikrobrytarens eller tungelementets ena anslutning. Den andra ansluts till den anordning, vanligtvis ett halvledarrelä, som bryter och sluter huvudströmmen till bromskraft- modulatorn. Då sensorn står stilla finns det ingen signalspänning tillgänglig.

Sensorer med generatorbromsar kräver således att de roterar med en viss hastighet för att den strömstyrka vid vilken sensorn har sitt förutbestämda g-värde skall uppnås. Tillräcklig signalspänning genereras redan vid ett mycket lägre värde. För applikationer där detta förhållande är besvärande, kan man istället för att låta generatorn bromsas genom av dess själv genererad ström, utnyttja konstantströmsaggregatet på ett annat sätt, nämligen genom att från en yttre strömkälla belasta generatorn med en "motström". Man er- håller då fullt bromsmoment redan då sensorn står stilla. Att hålla signalspänningen vid noll då sensorn står stilla kan man lösa genom en bryggkoppling i kombination med konstantströmsaggregatet.

Vid krav på att sensorn skall kunna avge signaler redan vid obetydlig hastighet träder den fördel som två andra bromstyper har, nämligen den tidigare nämnda magnetpulverbromsen och sådana bromsar som bygger på magnetisk hysteres, i förgrunden.

Båda bromstyperna ger fullt bromsmoment redan vid stilla- stående och båda måste anses så väl kända att endast en summarisk beskrivning av deras funktionsprinciper och egenskaper bör vara tillräcklig. De används i många sammanhang både i form av kopplingar och som bromsar. Eftersom det här är frågan om bromsar är det lämp- ligt att tala om “stator" och "rotor".

Magnetpulverbromsens stator består av ett rotationssymmetriskt 7801119-4 9 element av järn med en inre cylindrisk kopplingsyta. Dess rotor be- står ävenledes av ett rotationssymmetriskt element av järn, som är roterbart lagrat inuti statorn och innefattar en yttre cylindrisk kopplingsyta som löper med ett litet spel eller spalt mot statorns inre kopplingsyta. En solenoid eller permanentmagnet om man inte har något intresse av att kunna styra momentet, är så anordnad att sta- torn blir en S-pol och rotorn en N-pol eller vice versa. I spalten mellan statorn och rotorn finnes en viss mängd magnetiskt pulver som under inverkan av magnetfältet i spalten mellan rotorn och sta- torn lägger sig i strängar mellan desamma och erbjuder ett motstånd då rotorn vrides i förhållande till statorn vars storlek är beroende av bromsens dimensioner och proportioner, mängden magnetiskt pulver etc. men som för en viss broms är direkt proportionellt mot fält- styrkan dvs. i en solenoidmagnetiserad broms av den pålagda ström- men. Momentet är också i stort sett oberoende av varvtalet.

Magnetpulverbromsen kan ge stora moment trots små yttre dimen- sioner och låg strömförbrukning, vilket är en klar fördel i detta sammanhang men den har den nackdelen att obönhörlígt vara utsatt för ett visst slitage vilket gäller, ehuru i ringa grad, även om man utnyttjar den tidigare antydda möjligheten att låta den vara ström- lös utom då risk föreligger att sensorns kontrollerande funktion kan tänkas tas i anspråk. Magnetpulverbromsen är emellertid för vissa sensorapplikationer mycket lämplig.

I en hysteresbroms består rotorn i allmänhet av en trumma eller mera ovanligt en plan skiva av magnetiserbart material. Den fortsatta beskrivningen hänför sig enbart till hysteresbromsar av trumtyp. Den principiella funktionen är lika för båda typerna. Det finns flera tillverkare av hysteresbromsar av trumtyp. Den mest kända torde vara det amerikanska företaget MAGTROL. Trumman har bara en gavel i vilken en axel är fastsatt. Axeln är koncentrisk med trumman. Statorn består av en yttre och en inre del. Den yttre är ringformig och är monterad koncentriskt med rotorn. Den inre ut- görs av en cylinder som likaledes är monterad koncentriskt med trum- man. Genom den inre delen finns ett centralt hål genom vilket trum- axeln går. Den inre statordelen innehåller i allmänhet också rotor- axelns lager. I den yttre delens inre yta och i den inre delens ytteryta är upptaget lika många längsgående spår. De båda stator- delarna monteras så, att spåren är förskjutna en halv delning i förhållande till varandra. Emellan spåren utbildas på detta sätt bommar, vars toppar utgöres av smala cylindriska mantelytor som slu- ter tätt intill trummans inre resp. yttre mantelyta. De båda sta- a .7so1119-4 10 W W tordelarna kan magnetiseras medelst en solenoíd (eller en permanent- magnet om man inte har intresse av att kunna styra bromsmomentet) så att den yttre blir S-pol och den inre N-pol eller vice versa, vilket innebär att rotorn kan sägas vara omgiven av ett antal magnetpoler och att den på insidan bestryks av lika många motpoler, förskjutna en halv delning. Härigenom magnetiseras rotorn efter ett visst mönster och då rotorn vrides måste detta mönster förskjutas i rotorns massa.

Denna ständiga ommagnetisering sker med en förlust, en s.k. hysteres- förlust och det är denna förlust som ger upphov till bromsmomentet.

Bromsmomentet är varvtalsoberoende och har fullt värde fr.o.m. stillastående. Detgenda förutom luftmotstånd och lagerförluster, som för bromsar av här aktuell storleksordning och varvtal är försumbara, som stör varvtalsoberoendet är en ofrånkomlig virvelströmsförlust.

Genom lämplig konstruktiv utformning av bromsen i sin helhet och val av material i trumman kan denna icke linjära del av det totala broms- momentet hållas under 1% av det totala bromsmomentet. För en viss bromskonfiguration är bromsmomentet proportíonellt mot statormagne- tiseringen, dvs. vid solenoidmagnetisering direkt proportíonellt mot strömstyrkan.

I samband med magnetpulver- och hysteresbromsar kan inte det enkla sättet att hindra sensorerna att avge signal vid stillastående som antytts för sensorer med generatorbromsar utnyttjas. Detta pro- blem kan lösas på mångaolika sätt men det elegantaste av dessa är troligen införandet av en enkel generator som endast har till upp- gift att generera signalström. Lämpligen är denna generators ankare monterat på drivaxeln 8 resp. 108 i fig. 1 resp. 2, eftersom fri- hjulet 7, 107 hindrar ankaret att rotera och därmed hindrar generatorn att avge ström om sensorn drivs i pilarnas 2, 102 motsatta riktning.

Detta skulle vara olämpligt vid t.ex. sensorns användning i ett bromskontrollsystem för fordon eftersom sensorn då skulle avge omoti- verade signaler vid backning. Särskilt påtaglig är denna risk för felaktiga signaler om signalgeneratorn, vilket ligger nära till hands, utföres som en växelströmsgenerator med likriktningsaggregat av den principiella uppbyggnad som här angivits som bromsanordníng eftersom en sådan generator avger ström med samma riktning i båda rotations- riktningarna. Mindre påtaglig är risken med likströmsgeneratorer eftersom en sådan med permanent- eller separatmagnetiserat fält ger ström med en riktning i ena rotationsriktningen och i motsatt rikt- ning i motsatta rotationsríktningen varför strömleverans i ena rota- tionsriktningen lätt kan spärras med exempelvis en diod. En likströms- generator som själv magnetiserar sitt fält är för sin start beroende 7801119-4 11 av en viss remanensmagnetism i sin stator och avger följaktligen endast ström för den rotationsriktning för vilken den vid idriftta- gandet har blivit magnetiserad. Väljer man en likströmsgenerator som signalgenerator kan man således driva den från vilken som helst av axlarna 1, 21, 6 eller 8 i sensorn enligt fig. 1 och 101, 121 och 108 i sensorn enligt fíg. 2 eller på vilket annat sätt som helst inne- bärande drivning synkront med det eller de fordonshjul vars rotations- tillstånd sensorn skall övervaka.

Det skall observeras, att både magnetpulverbromsar och hysteres-_ bromsar måste matas över konstantströmsaggregat om momentet skall hållas konstant trots varierande temperaturer hos solenoiderna, vars motstånd ju varierar med varierande temperaturer. Ett konstantströms- aggregat kan också visa sig nödvändigt därför att strömkällan t.ex. batteri-generatorsystemet i ett fordon, inte håller konstant spänning.

En sensors s.k. g-värde i samband med användning i bromskon- trollsystem för fordon definieras med utgångspunkt från den vinkel- retardation som svänghjulet 9, 109 i sensorer, t.ex. enligt fig. 1 eller fig. 2, utsätts för under de förhållanden då sensorn avger sig- nal. Man säger att höga retardationsvärden motsvarar höga g-värden och vice versa. Vid intrimning av sensorer för ett visst fordon måste man nöja sig med en kompromiss så att man får acceptabel sta- bilitet och någorlunda optimala bromssträckor vid alla förekommande last- och vägfriktionsförhållanden om man inte på något sätt kan styra g-värdena med lämpliga parametrar.

De föredragna bromskonstruktionerna till de sensorer som här beskrivits är sådana, att de medger enkla sätt att styra bromsmo- menten och därmed sensorernas g-värden.

De i det föregående beskrivna olika styrbara bromsanordningar- na kräver av redogjorda skäl alla ett temperaturkompenserat konstant- strömsaggregat. Sådana aggregat är kända, de flesta i huvudsak av halvledartyp. De har alla ett eller kan förses med ett element, i allmänhet en potentiometer, med vilket aggregatet kan ställas in på olika nivåer för strömstyrkan. Genom att variera nivån av strömmen kan man variera sensorernas g-värden.

De två viktigaste variablerna som bör ha inflytande på sen- sorernas g-värden för ett visst fordon är dels hur det är lastat och dels vilka friktionsförhållanden som råder mellan hjul och väg- bana.

Fig. 5 visar hur dessa båda variabler kan påverka en sensors konstantströmsaggregats ströminställning. I fig. 5 är 40 en källa för ett trycksatt medium, vanligen hydraulolja eller komprimerad luft =.1sn1119-4 12 och 41 är en bromstrycksmodulator. Ledningen 42 förbinder tryckkällan 40 med modulatorn 41 och ledningen 43 för trycket vidare till en hjulbromscylinder 62 för bromsen till fordonshjulet-44. Genom en led- ning 45 förs det modulerade eller om bromskontrollsystemet ej är i funktion det omodulerade bromstrycket till en cylinder 46 innehål- lande en kolv 47 med kolvstång 48 och returfjäder 49. Kolvstången 48 påverkar en arm 50 som i sin tur påverkar ett element 51, vanligen en potentiometer, i konstantströmsaggregatet, varmed strömstyrkenivån kan styras. Cylindern 46 kan löpa axiellt utefter två styrgejder 52, 53. Vid hjulets 44 axel är ena änden av en hävarm 54 ledbart fastsatt. Hävarmen 54 är ledbart lagrad på en tapp 56, som är fixerad i fordonets chassi 57. Hävarmens andra ände 58 är ledbart fäst i den inre kabeln av en bowdenkabel 59. Den andra änden av bowdenkabelns inre kabel är fixerad i cylindern 46 i ett öra 60 på cylindern 46.

Den yttre delen av bowdenkabelns 59 ytterhölje är i sin ena ände fäst vid chassit i närheten av den ena änden 58 av hävarmen 54. Bowden- kabelns 59 ytterhöljes andra ände är fäst vid de organ som samman- håller och på lämpligt sätt fäster de båda styrgejderna 52, 53 i fordonet.

I det följande beskrivs först den bromsfluidtrycksavkännande delen av systemet. Då inget tryck leds från tryckkällan 40 över modulatorn 41 till bromscylindern till hjulet 44 och därmed ej hel- ler till cylindern 46, dvs. då man inte bromsar, trycker returfjädern 49 kolven fullt till höger i figuren, varför kolvstången 48 håller armen 50 i ett extremläge motsols motsvarande en låg strömnivå som i sin tur motsvarar ett lågt g-värde hos sensorn. Då man bromsar stiger fluidtrycket i cylindern 46 och kraften på kolven 47 över- vinner spänningen i fjädern 49, varvid kolven 47 och dess kolvstång 48 börjar-att röra sig åt vänster, varvid armen 50 vrides medsols, så att konstantströmsaggregatet ställs in på högre strömstyrka medförande högre g-värden i sensorn. Vid ytterligare ökat tryck upp- nås så småningom en punkt då hjulet tenderar att låsas, varför sen- sorn avger signal till modulatorn att sänka bromstrycket. Det broms- tryck vid vilket sensorn börjar att signalera är ett mått på de frik- tionsförhållanden som råder mellan hjul- och vägbana och systemet har således ställt in sensorn på ett för de rådande förhållandena lämpligt g-värde. Detta sätt att variera sensorers g-värden är till- räckligt för fordon där hjultrycket varierar måttligt med hur for- donet är lastat, t.ex. tunga personbilar. På små lätta personbilar varierar emellertid hjultrycken avsevärt beroende på hur många per- soner som finns i bilen och hur mycket bagage som medförs. För många 7801119-4 13 lastfordon är dessa variationer mycket accentuerade. Det finns last- fordon där hjultrycket är fyra gånger så stort när det är lastat än då det är olastat. På sådana fordon kan man öka bromskontrollsystems effektivitet och versatilitet avsevärt om man också utnyttjar det sätt på vilket fordonet är lastat som styrparameter för sensorernas g-värden. Ju mera man belastar fordonshjulet 44 i fig. 4 ju mera sjunker bärfjädern 61 ihop. Vid ökad last vrider sig hävarmen 54 motsols omkring tappen 56. Därvid dras bowdenkabelns inre kabel av den ena änden 58 av hävarmen 54 nedåt, varvid den inre kabelns andra ände, som är fäst i cylinderns 46 öra 60, drar cylindern 46 åt väns- ter i fig. 5 varvid, under förutsättning att kolven 47 ligger stilla i cylindern 46, armen 50 vrids medsols mot ett högre sensor-g-värde.

Man kan säga att den lastberoende g-värdesanpassningen är superponerad på den fluidtrycksberoende g-värdesanpassningen.

För tryckluftbromssystem finns bromskraftmoduleringssystem utvecklade, i vilka man inte modulerar lufttrycket utan låter ett hydraulsystem motarbeta den bromskraft som utövas av det "normala" tryckluftbromssystemet. Ett exempel redovisas i den svenska patent- ansökan 7501883-8. För sådana moduleringssystem inses det lätt, att cylinderarrangemanget med cylindern 46, kolven 47, kolvstången 48 och returfjädern 49 i fig. 5 skall ersättas med ett differential- tryckcylinderarrangemang i vilket ständigt hela det hjulcylindern 62 pålagda lufttrycket också ständigt påläggs kolvens 47 högra sida och det "motarbetande" hydraultrycket ständigt påläggs kolvens 47 vänstra sida. Om tryckområdena för det "normala" bromslufttrycket och det “motarbetande" hydraultrycket är av olika storlek skall differentialtryckcylindern bestå av två olika stora med varandra fast förbundna kolvar med ett urluftat utrymme emellan i en cylinder med två olika diametrar motsvarande de två kolvdiametrarna. Vanligt- vis är det "motarbetande" hydraultrycket högre än det "normala" broms- lufttrycket varför den kolv som känner av bromslufttrycket är den större.

Fackmannen inom området inser att olika variationer och modi- fikationer kan göras inom uppfinningens grundtanke sådan denna de- finieras i de bifogade patentkraven. Vilken som helst typ av be- röringsfri broms kan således komma till användning i enlighet med föreliggande uppfinning om den tillgodoser de övriga kriteria som ställes på bromsen i det här avsedda sammanhanget.

Claims (20)

L, 7so1119-4 14 PATENTKRAV

1. Sensor för övervakning av retardation/acceleration för ett roterande organ, såsom ett fordonshjul, vilken sensor innefattar en svängmassa som normalt medbringas i det roterande organets rotation men är frikopplingsbar för att rotera självständigt i förhållande därtill vid överskridande av ett förutbestämt gränsretardationsvärde, samt signalaktiverande organ, såsom en-mikrobrytare eller ett tung- element, avgivande signal under den tidsperiod då svängmassan är fri- kopplad från nämndarroterande organ, k ä n n e t e c k n a d av att svängmassan (10, 110) är frikopplingsbar från det roterande organet medelst ett frihjulsarrangemang (7, 107), och drivs av den ingående axeln (1, 101) över ett medbringararrangemang (3, 4 resp. 22), med- givande ett visstbegränsatvinkelglapp mellan sina in- och utgående delar och som är förspänt i en vridriktning av en returföringsanord- ning (15, 24) och av att svängmassan bestående av svänghjulet (10, 110), axeln (8, 108) samt medroterande delar av en i sensorn ingåen- de broms (9, 109) efter frihjulsarrangemanget (7, 107) bromsas av nämnda broms (9, 109), verkande direkt på svängmassan och att signal avges då returföringsanordningen (15, 24) övervunnit momentet i med- bringararrangemanget (3, 4 resp. 22), vilket har en sådan vridning inom glappet i medbríngaranordningen (3, 4 resp. 22) till följd att mikrobrytaren (11) resp. tungelementet (27) sluter så snart frihjuls- arrangemanget (7, 107) träder i funktion genom att den ingående axeln (1, 101) retarderar med ett högre värde än det som motsvaras av den retardation som betingas av svängmassan bestående av sväng- hjulet (10, 110), axeln (8, 108) samt medroterande delar av bromsen (9, 109) och det bromsmoment som utövas av bromsen (9, 109).

2. Sensor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen är en hysteresbroms.

3. Sensor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen är en generatorbroms.

4. Sensor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen är en magnetpulverbroms eller en virvelströmsbroms, varvid anordningar finnes i samband därmed som håller bromsmomentet konstant oberoende av varvtalet.

5. Sensor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen är en friktionsbroms av en typ som är tillnärmelsevis obe- roende av variationer i friktionskoefficienten mellan friktionsytorna.

6. Sensor enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av organ i 7801119-4 1 1 15 g för att normalt hålla isär friktionsytorna och låta bromsen träda Ai funktion först vid behov, vilka organ är exempelvis mekaniskt man- övrerade från fordonets bromsmanövreringsorgan, t.ex. en bromspedal, genom en av densamma manövrerad strömbrytare i kombination med en solenoid vid sensorn, med hjälp av en tryckkänslig strömbrytare. och en solenoid vid sensorn i samband med hydrauliska eller pneuma- tiska bromssystem eller direkt med det hydrauliska eller pneumatiska trycket.

7. Sensor enligt något eller några av patentkraven 1-6, k ä n- n e t e c k n a d av att det inbördes begränsat vridbara medbringar- arrangemanget innefattar en planetväxel (22), vars planethjul har sin hållare förenad med den ingående axeln (101), solhjulet är före- nat med en andra del (121) av axeln och vars ringhjul (23) är be- gränsat vrídbart mot verkan av en returfjäder (24).

8. Sensor enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att planetväxelns (22) ringhjul (23) är försett med ett utskott (30), uppbärande två på inbördes avstånd belägna permanentmagneter (25, 26) mellan vilka ett tungelement (27) är beläget för att slutas i ett av utskottets (30) ändlägen i och för avgivande av signal.

9. Sensor enligt något eller några av patentkraven 1-6, k ä n- n e t e c k n a d av att det inbördes begränsat vridbara medbringar- arrangemanget bildas av två vridningsglappt sammankopplade kopplings- halvor (3, 4) förenade med varsin del av den ingående axeln (1, 21).

10. Sensor enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d av att en av nämnda kopplingshalvor (4) är försedd med en mikrobrytare (11), vars manöverarm (12) i samband med operationen manövreras av ett stift (16) anordnat på den motsatta kopplingshalvan (3).

11. Sensor enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den med mikrobrytaren (11) försedda kopplingshalvan (4) uppvisar en tapp eller liknande (14) uppbärande en återföringsfjäder (15) monte- rad i anliggning med en tapp (13) anordnad på den andra kopplings- halvan (3).

12. Sensor enligt patentkrav 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d av att den signal som är en följd av relativ vridningsrörelse som uppkommer vid aktivering överföres via ett släpringsarrangemang (17) i och för indikering av det förefintliga retardations/accelerations- tillståndet.

13. Sensor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bromsen är en viskös broms, varvid anordningar finnes i samband där- med som håller bromsmomentet konstant oberoende av varvtalet.

14. Sensor enligt något eller några av patentkraven 1-4, g.;7so1119-a 16 * " k ä n n e t e c k n a d av ett konstantströmsaggregat för åstadkom- mande av temperaturoberoende.

15. Sensor enligt patentkrav 14, k ä n n e t e c k n a d av att strömstyrkan från konstantströmsaggregatet är inställbar för åstad- kommande av variation av bromsens bromsmoment i och för anpassning av sensorns g-värdesinställníng.

16. Sensor enligt patentkrav 1-4 eller 15, k ä n n e t e c k n a d av att strömstyrkeinställningen för g-värdesinställníngen åstadkommas medelst exempelvis en potentiometer, inställbar i beroende av pålagt bromsfluidtryck ochzeller pålagd fordonslast och/eller differential- tryck vid tryckluftssystem. 7

17. Sensor enligt något eller några av patentkraven 1-4, k ä n- n e t e c k n a d av att bromsarna är permanentmagnetiserade.

18. Sensor enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att generatorbromsen levererar signalströmmen.

19. Sensor enligt patentkrav 2, 4 eller 13, k ä n n e t e c k- n a d av en signalgenerator för alstring av signalströmmen.

20. Sensor enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k n a d av att potentiometerinställningen åstadkommes genom påverkan av en fluíd- cylinder eller dess kolv. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: l