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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in
einem Membranwegsignal eines Membranwegsensors, mittels welchem
Membranbewegungen einer eine Arbeitskammer und eine Unterdruckkammer
voneinander trennenden Membran eines bremspedalbetätigten Bremskraftverstärkers einer
Fahrzeugbremsanlage erfaßbar
sind.
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Aus
der WO 96/31374 A1 ist eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, die
einen unabhängig
von der Betätigung
durch den Fahrer mittels eines Elektromagneten fremdbetätigbaren
Unterdruckbremskraftverstärker
aufweist. Um bei der durch den Fahrer an einem Bremspedal eingeleiteten
Bremsbetätigung
die Betätigungsgeschwindigkeit
zu erfassen, ist ein durch axiale Bewegung der beweglichen Membran
des Unterdruckbremskraftverstärkers
betätigbarer
Wegsensor vorgesehen, dessen Ausgangssignal dem Betätigungsweg
der Membran direkt proportional ist und in einer elektronischen
Steuereinheit einer zeitliche differenzierenden Verarbeitung unterzogen wird.
Da der Membranweg in einem festen Übersetzungsverhältnis zum
Bremspedalweg steht, kann auf diese Weise die Geschwindigkeit ermittelt
werden, mit welcher das Bremspedal niedergedrückt wird.
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Es
gibt Bremsvorgänge,
bei welchen aus dem schnellen Niederdrücken des Bremspedals zwar darauf
geschlossen werden kann, daß der
Fahrer eine Bremsung mit möglichst
hoher Bremskraft (Vollbremsung) durchführen möchte, bei welcher der Fahrer
das Bremspedal jedoch nicht mit genügender Kraft niederdrückt, um
eine Vollbremsung zu bewirken. Beispielsweise kommt es selbst bei
Fahrern von Kraftfahrzeugen, deren Bremsanlagen mit ABS (Antiblockiersystem)
ausgerüstet
sind, dazu, daß sie eine
Vollbremsung mit maximaler Bremskraft scheuen und es daher in Notfällen zu
einem längeren Bremsweg
als dem kürzestmöglichen
Bremsweg kommt.
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Daher
hat man einen sogenannten Bremsassistenten geschaffen, der auf eine
vom Fahrer unabhängige
Weise in den Bremsvorgang eingreift, wenn aus der Art der Bremspedalbetätigung durch
den Fahrer mit Hilfe des Membranwegsensors ermittelt wird, daß ein Bremsvorgang
mit hoher Bremskraft beabsichtigt ist. Wird aus der vom Membranwegsignal
abgeleiteten Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit
geschlossen, daß ein
Bremsvorgang mit maximaler Bremskraft beabsichtigt ist, wird ein
im Bremskraftverstärker
vorgesehenes Steuerventil über
einen Elektromagneten derart beeinflußt, daß der Bremskraftverstärker eine
Vollbremskraft bewirkt.
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Aus
der WO 96/31374 A1 ist es bekannt, als Membranwegsensor ein lineares
elektrisches Potentiometer zu verwenden, dessen Schleifkontakt mechanisch
mit der Membran des Bremskraftverstärkers gekoppelt ist und somit
mit der Membranwand mitbewegbar ist. Das Ausgangssignal des Potentiometers
wird mittels der elektronischen Steuereinheit ausgewertet und führt zu einer
Zuschaltung des Bremsassistenten (durch Bestromung des Elektromagneten), wenn
die Auswertung des Ausgangssignals des Potentiometers ergibt, daß die Kriterien
für einen
Bremseingriff durch den Bremsassistenten gegeben sind.
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Bei
einem Potentiometer wird bekanntlich ein Schleifkontakt über eine
Widerstandsbahn bewegt. Durch Erschütterungen oder Abrieb der Widerstandsbahn
des als Wegsensor benutzten Potentiometers kann es zu mechanischen
Abhebern des Schleifkontaktes von der Widerstandsbahn kommen. Diese
führen
zu Spannungseinbrüchen
des Ausgangssignals des Potentiometers, z.B. in Richtung nach 0
Volt. Die Anstiegsflanken an den Enden solcher Spannungseinbrüche bewirken,
daß von
der Steuereinheit fälschlicherweise
eine nicht vorhandene Bewegung der Membran und damit des Bremspedals
erkannt wird und es zu fehlerhaften, sicherheitskritischen Zuschaltungen
des Bremsassistenten kommt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sollen auf derartige Störungen beruhende
fehlerhafte Zuschaltungen des Bremsassistenten verhindert werden.
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Dies
wird erreicht mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der im Patentanspruch
1 angegebenen Art, die gemäß den weiteren
Patentansprüchen ausgebildet
sein kann.
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Die
Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zur Unterdrückung von
Störungen
in einem Membranwegsignal eines Membranwegsensors, mittels welchem
Membranbewegungen einer eine Arbeitskammer und eine Unterdruckkammer
voneinander trennenden Membran eines bremspedalbetätigten Bremskraftverstärkers einer
Fahrzeugbremsanlage erfaßbar sind,
wobei mittels einer Differenziereinrichtung von dem Membranwegsignal
ein Membrangeschwindigkeitssignal abgeleitet wird und wobei die Fahrzeugbremsanlage
eine von einer Betätigung durch
den Fahrer unabhängige
Bremseingriffseinrichtung aufweist, welche während eines durch Bremspedalbetätigung ausgelösten Bremsvorgangs unter
Steuerung durch eine Steuereinheit eine vorbestimmbare Bremskraft
einstellt, wenn das Membrangeschwindigkeitssignal einen vorbestimmten
Signalinhalt aufweist. Dabei weist die Steuereinheit auf:
Eine
Störungserkennungseinrichtung,
mittels welcher Störungen
des Membranwegsignals vorbestimmter Art und hinsichtlich ihrer Dauer
erfaßbar sind;
und
eine Störungsreaktionseinrichtung,
mittels welcher beim Überschreiten
eines ersten Störungsdauerschwellenwertes
die Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung während der
Störungsdauer
unterbunden wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Steuereinheit außerdem eine Konstanthalteeinrichtung
auf, mittels welcher das der Differenziereinrichtung zugeführte Membranwegsignal
während
der Dauer einer Störung
konstant auf dem beim Störungsbeginn
vorhandenen Wert gehalten wird.
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In
an sich bekannter Weise kann der Membranwegsensor mit einem linearen
Potentiometer aufgebaut sein. Diesem kann ein Analog/Digital-Wandler
(A/D-Wandler) nachgeschaltet sein, um die weitere Signalverarbeitung
und Signalauswertung auf digitaler Basis durchführen zu können.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird von dem Vorliegen einer Störung dann ausgegangen, wenn
entweder das digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers bei zwei aufeinanderfolgenden A/D-Wandlungen
um mehr als eine vorbestimmte Bit-Zahl absinkt oder das Ausgangssignal
des A/D-Wandlers bei der zweiten A/D-Wandlung auf einen Wert abgefallen
ist, der unterhalb eines vorbestimmten Prozentsatzes der dem Potentiometer
zugeführten
Versorgungsspannung liegt. Die vorbestimmte Bit-Zahl hängt von
der Auflösung
des verwendeten A/D-Wandlers ab und ist beispielsweise gleich drei.
Die vorbestimmte Prozentzahl kann ebenfalls drei sein.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird von einem Ende der Störung ausgegangen, wenn das
Wegsensorsignal nach dem Beginn einer Störung eine vorbestimmte Signalschwelle überschreitet.
Dabei kann man als Schwellenwert denjenigen Signalwert nehmen, der
zum Zeitpunkt des Beginns der Störung
vorlag. Zu diesem Zweck kann der bei Störungsbeginn auftretende Signalwert
des Wegsensorsignals als Startwert gespeichert werden. Bei Verwendung
des Startwertes als Schwellenwert gilt die Störung dann als beendet, wenn
das Membranwegsignal bzw. das Ausgangssignal des A/D-Wandlers wieder
auf den Signalwert angestiegen ist, den es zu Beginn einer Störung aufwies.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der für
die Ermittlung des Störungsendes
herangezogene Schwellenwert von der Störungsdauer abhängig gemacht.
Dadurch kann man dem Problem der Bremspedalrücknahme bei gleichzeitig auftretender Störung entgegenwirken.
Kommt es beispielsweise zu einer sehr schnellen Rücknahme
des Bremspedals, aus welcher geschlossen werden kann, daß der Fahrer
den Bremsvorgang beenden möchte,
wird der Schwellenwert mit zunehmender Störungsdauer besonders schnell
abgesenkt, um die Beobachtung der Membranbewegung und damit der
Bremspedalbewegung möglichst
bald wieder aufnehmen zu können.
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Bei
einer sehr schnellen Bremspedalrücknahme
wird beispielsweise der Schwellenwert um 2 Digit pro Arbeitstakt
oder Rechenzyklus des A/D-Wandlers herabgesetzt. Dabei wird der
Schwellenwert nach unten durch den durch den Einbau des Membranwegsensors
im Bremskraftverstärker
vorgegebenen Nullpunkt begrenzt.
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In
an sich bekannter Weise wird eine Filterung des mittels des Membranwegsensors
gewonnenen Signals durchgeführt,
um Störungen,
beispielsweise verursacht durch Rauschen oder elektromechanische
Störstrahlung
(EMV), zu unterdrücken.
Bei einer Ausführungsform
wird in bestimmten Zeitabständen
mit einer ersten Periodendauer, beispielsweise alle 3 ms, der momentane
Membranweg erfaßt und
ein ungefiltertes Membranwegsignal gewonnen. Dieses ungefilterte
Membranwegsignal wird dann einer Filterung unterzogen und es wird
in bestimmten Zeitabständen
mit einer zweiten Periodendauer, beispielsweise alle 12 ms, ein
gefiltertes Membranwegsignal gewonnen. Aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden
gefilterten Membranwegsignalen wird dann durch Differenzbildung
ein ungefiltertes Membrangeschwindigkeitssignal erzeugt, das dann
seinerseits wieder einer Filterung unterzogen wird.
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Die
für derartige
Filterungen verwendeten Filtermethoden sind an sich bekannt und
bedürfen daher
keiner ausführlichen
Erläuterung.
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Die
Reaktion auf das Vorliegen einer Störung kann von der Dauer der
jeweiligen Störung
abhängig gemacht
werden. Liegen länger
dauernde Störungen vor,
kann man die Zuschaltbarkeit des Bremsassistenten während des
gesamten Bremsvorgangs oder gar permanent unterbinden. Liegen kürzer dauernde Störungen vor,
kann man die Zuschaltbarkeit während
der Störung
aufrechterhalten oder den Bremsassistenten nach dem Ende der Störung wieder
zuschaltbar machen.
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Am
Ende einer Störung
steigt das Membranwegsignal normalerweise sehr stark an. Das aus
einem derartigen Anstieg resultierende Membrangeschwindigkeitssigal
signalisiert eine entsprechend hohe Membrangeschwindigkeit und somit
eine entsprechend hohe Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit. Dies
könnte
zu einem unbeabsichtigten Fremdbremseingriff des Bremsassistenten
durch Aktivieren des Elektromagneten führen. Um dem entgegenzuwirken,
kann am Ende einer Störung,
während welcher
der Bremsassistent zuschaltbar bleibt oder an deren Ende der Bremsassistent
wieder zuschaltbar gesteuert wird, die an sich angezeigte hohe Geschwindigkeit
unterdrückt
und beispielsweise durch einen Geschwindigkeitswert Null ersetzt
werden. Die vermeintlich hohe Membrangeschwindigkeit am Ende einer
Störung
wird somit unterdrückt
oder ignoriert.
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Eine
bekannte Möglichkeit
der Filterung der Geschwindigkeitssignale besteht beispielsweise
darin, zu dem aktuell erhaltenen ungefilterten Geschwindigkeitswert
den vorausgehend erhaltenen ungefilterten Geschwindigkeitswert hinzuzuaddieren und
die so erhaltene Summe durch 2 zu dividieren. In diesem Fall kann
man den am Ende einer Störung auftretenden
hohen ungefilterten Geschwindigkeitswert durch einen Geschwindigkeitswert
0 ersetzen. Dadurch ergibt sich als nächster gefilterter Geschwindigkeitswert
ein Wert gleich dem halben aktuellen ungefilterten Geschwindigkeitswert.
Bei länger andauernden
Störungen,
an deren Ende der Bremsassistent wieder zuschaltbar gesteuert wird,
kann man auch mehrere (hohe) ungefilterte Geschwindigkeitswerte
ignorieren, indem man sie durch einen Wert 0 ersetzt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind je nach Dauer der festgestellten Störung vier
unterschiedliche Reaktionen vorgesehen.
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Bleibt
die Störungsdauer
unter einem ersten Störungsdauerschwellenwert,
bleibt der Bremseingriff durch den Bremsassistenten oder die Bremseingriffseinrichtung
zuschaltbar und wird lediglich nach dem Ende der Störung eine
aus dem Membranweg abgeleitete Geschwindigkeitsberechnung durchgeführt, bei
welcher der dem (Filter-)Berechnungszeitpunkt vorausgehende Geschwindigkeitswert
ignoriert wird, indem er durch den Wert 0 ersetzt wird.
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Wird
der erste Störungsdauerschwellenwert überschritten,
wird die Zuschaltbarkeit des Bremseingriffs durch die Bremseingriffseinrichtung
während der
Störungsdauer
unterbunden und werden nach dem Ende der Störung fünf gefilterte Geschwindigkeitsberechnungen
mit jeweils einem vorausgehenden ungefilterten Geschwindigkeitswert
0 durchgeführt.
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Wird
ein über
dem ersten Störungsdauerschwellenwert
liegender zweiter Störungsdauerschwellenwert überschritten,
wird die Zuschaltbarkeit des Bremseingriffs durch die Bremseingriffseinrichtung
während
des gesamten aktuellen Bremsvorgangs unterbunden. Dies geschieht
vorzugsweise dadurch, daß eine
solche Zuschaltbarkeit ausgesetzt wird, bis ein Bremslichtschalter
und ein Löseschalter, mittels
welchem die Bestromung des Elektromagneten beendet wird, wenn aus
dem Signal des Bewegungssensors eine Bremswirkungsrücknahmeabsicht
des Fahrers erkennbar ist, beide in ihren Ruhezustand zurückgekehrt
sind, den sie einnehmen, wenn kein Bremsvorgang vorliegt. Zusätzlich wird beim Überschreiten
des zweiten Störungsdauerschwellenwertes
der Zählstand
eines Fehlerverdachtszählers
erhöht.
Hat dieser einen vorbestimmten Zählstand,
der beispielsweise bei fünf
liegt, erreicht, wird die Bremseingriffseinrichtung in einen nicht
zuschaltbaren Zustand verriegelt und wird der Fahrer durch Einschalten
einer Warnlampe vor einem fehlerhaften Arbeiten des Bremsassistenten
gewarnt.
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Liegt
die Störungsdauer über einem
vorbestimmten dritten Störungsdauerschwellenwert,
wird die Warnlampe sofort eingeschaltet und erfolgt sofort eine
Verriegelung der Bremseinwirkungseinrichtung in den nicht zuschaltbaren
Zustand.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
dieser Ausführungsform
liegen der erste Störungsdauerschwellenwert
bei 12 ms, der zweite Störungsdauerschwellenwert
bei 60 ms und der dritte Störungsdauerschwellenwert
bei 2 s.
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Die
erfindungsgemäß aufgebaute
und funktionierende Steuereinheit mit der Störungserkennungseinrichtung,
der Konstanthalteeinrichtung und der Störungsreaktionseinrichtung kann
durch eine elektrische Steuerschaltung realisiert werden, bei welcher
deren Funktionseinheiten durch elektrische Schaltungen verwirklicht
werden. Es besteht aber auch die bevorzugte Möglichkeit, die Funktionen der einzelnen
Einrichtungen der Steuereinheit durch eine programmierbare Steuerschaltung
zu verwirklichen, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, die
zur Durchführung
der Funktionen der Steuereinheit programmiert ist.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäß ausgestatteten
Bremsanlage in schematischer Darstellung;
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2 ein
Beispiel eines mit Störungen
behafteten Ausgangssignals eines als Wegsensor dienenden linearen
Potentiometers; und
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3 eine
Ausführungsform
eines Teils der in 1 gezeigten Steuereinheit in
Blockschaltbilderstellung.
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Die
in 1 gezeigte Kraftfahrzeugbremsanlage besteht im
wesentlichen aus einer Betätigungseinheit 1,
einer elektronischen Steuereinheit 8, Radbremsen 12, 13, 14, 15,
einem zwischen den Radbremsen 12 – 15 und dem Bremskraftverstärker 1 angeordneten
ABS-Druckmodulator 9 und einem mit der elektronischen Steuereinheit 8 zusammenwirkenden
ABS/ASR-Regler 7, der Steuersignale für den Druckmodulator 9 erzeugt.
Dabei stehen ABS für Antiblokkiersystem
und ASR für
Antischlupfregelung.
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Jedem
der (nicht gezeigten) Fahrzeugräder ist
je ein Radsensor 16, 17, 18, 19 zugeordnet,
dessen der Radgeschwindigkeit entsprechendes Steuersignal dem ABS/ASR-Regler
zugeführt
wird. Die Betätigungseinheit 1 besteht
aus einem mittels eines Bremspedals 4 betätigbaren
Bremskraftverstärker, vorzugsweise
einem Unterdruck-Bremskraftverstärker 2,
dem ein Hauptbremszylinder 3 nachgeschaltet ist, dessen
(nicht gezeigte) Druckräume über Fluidleitungen 25, 26 mit
dem Druckmodulator 9 in Verbindung stehen. An das Bremspedal 4 ist
eine Betätigungsstange 27 angekoppelt,
die eine Betätigung
eines lediglich schematisch angedeuteten Steuerventils 5 ermöglicht,
das den Aufbau eines pneumatischen Differenzdruckes im Gehäuse des
Unterdruck-Bremskraftverstärkers 2 steuert.
Ein durch Steuersignale der elektronischen Steuereinheit 8 ansteuerbarer
(nicht gezeigter) Elektromagnet ermöglicht dabei eine Fremdbetätigung des
Steuerventils 5 unabhängig
von einer am Bremspedal 4 eingeleiteten Betätigung.
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Ein
mit dem Bremspedal 4 in Wirkverbindung stehender Bremslichtschalter 6 ermöglicht die
Erkennung eines über
das Bremspedal 4 eingeleiteten Bremsvorgangs, während die
Pedalbetätigungsgeschwindigkeit
mittels einer Sensoreinrichtung sensiert wird, die durch einen vorzugsweise
analog arbeitenden, dem Unterdruck-Bremskraftverstärker 2 zugeordneten
Wegsensor 11 gebildet ist. Der Wegsensor 11, dessen
Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit 8 zugeführt werden
und von dieser während
des ersten Zeitabschnitts der Bremsbetätigung als Entscheidungsgrundlage
für einen
aktiven Bremseingriff ausgewertet werden, kann vorzugweise als lineares
Potentiometer ausgebildet sein. Die Auswertung der Pedalbetätigungsgeschwindigkeit
erfolgt in der elektronischen Steuereinheit 8, indem die
zeitliche Änderung
des analogen Ausgangssignals des Potentiometers gebildet wird. Wenn
der so ermittelte Geschwindigkeitswert einen vorher festgelegten
Schwellenwert überschreitet,
erzeugt die Steuereinheit 8 ein Steuersignal zur Ansteuerung
des auf das Steuerventil 5 einwirkenden Elektromagneten.
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Um
zu gewährleisten,
daß der
Elektromagnet nach Beendigung des fremdkraftunterstützten Bremsvorgangs
auch sicher abgeschaltet wird, ist ein (nicht gezeigter) Löseschalter
vorgesehen.
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Nähere Einzelheiten
hinsichtlich des Aufbaus des Unterdruck-Bremskraftverstärkers sind
der WO 96/31374 A1 entnehmbar, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit
ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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2 zeigt
ein Beispiel eines mit Störungen behafteten
Membranwegsignal s in Abhängigkeit
von der Zeit t, wobei s dem Ausgangssignal des linearen Potentiometers 11 entspricht.
Ohne Störungen
würde das
Membranwegsignal s vier etwa halbsinuswellenförmige Signalverlaufsanteile
aufweisen. Aufgrund der Störungen
weist das Membranwegsignal s kurzfristige Signaleinbrüche in Richtung
zur Nullspannungslinie hin auf.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Teils der Steuereinheit 8 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Unterdrückung
von Störungen
in dem Membranwegsignal. Das vom linearen Potentiometer 11 kommende
Membranwegsignal s wird auf einen A/D-Wandler 31 gegeben,
der bei jedem Arbeitstakt oder Rechenzyklus einen digitalisierten
Momentanwert des Membranwegsignals abgibt. Das vom A/D-Wandler 31 kommende
digitalisierte Membranwegsignal wird mittels eines Filters 33 gefiltert.
Das gefilterte Membranwegsignal gelangt dann auf eine Differenziereinrichtung 35,
und zwar einerseits direkt und andererseits über ein erstes Verzögerungsglied 36,
welches das ihm zugeführte
Signal um einen Arbeitstakt oder Rechenzyklus verzögert. Am
Ausgang der Differenziereinrichtung 35 steht ein der Membranbewegungsgeschwindigkeit
entsprechendes ungefiltertes Geschwindigkeitssignal vu zur
Verfügung. Dieses
wird mittels eines zweiten Filters 34 gefiltert und steht
dann als gefiltertes Geschwindigkeitssignal vf zur
Verfü gung.
Mittels einer ersten Schwellenwertschaltung 37 wird bewertet,
ob das gefilterte Geschwindigkeitssignal vf über einem
vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert vth liegt
oder nicht. Ist vth überschritten, wird über einen
ersten Eingang einer UND-Verknüpfungsschaltung 39 auf
eine Bremseingriffssteuerschaltung 41 ein EIN-Steuersignal
gegeben, wenn die UND-Verknüpfungsschaltung 39 über einen
zweiten Eingang vom Ausgangssignal eines ersten Inverters 43 freigegeben
wird.
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Für die soeben
beschriebene Signalverarbeitung zwischen dem A/D-Wandler 31 und
der Bremseingriffssteuerschaltung 41 wurde angenommen,
daß sowohl
ein auf das Filter 33 folgender erster Schalter S1 als
auch ein zwischen der Differenziereinrichtung 35 und dem
zweiten Filter 34 angeordneter zweiter Schalter S2 je die
mit einem durchgezogenen Pfeil markierte Schaltstellung aufweisen, bei
welcher die Differenziereinrichtung 35 und das erste Verzögerungsglied 36 direkt
mit dem Ausgang des Filters 33 bzw. die Differenziereinrichtung 35 direkt
mit dem zweiten Filter 34 verbunden sind.
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Das
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 wird außerdem auf
eine Reihenschaltung mit einem zweiten Verzögerungsglied 44 und
einem dritten Verzögerungsglied 45 gegeben.
Jedes der beiden Verzögerungsglieder 44 und 45 verzögert das
ihm zugeführte
Signal um einen Arbeitstakt oder Rechenzyklus. Die Ausgangssignale
der beiden Verzögerungsglieder 44 und 45 werden
auf eine erste Komparatorschaltung 47 und auf eine zweite
Komparatorschaltung 49 gegeben, die je zwei Eingänge aufweisen. Den
beiden Eingängen
der ersten Komparatorschaltung 47 werden die Ausgangssignale
der beiden Verzögerungsglieder 44 und 45 zugeführt. Den
beiden Eingängen
der zweiten Komparatorschaltung 49 werden das Ausgangssignal
des zweiten Verzögerungsgliedes 44 bzw.
des A/D-Wandlers 31 zugeführt. Jede der beiden Komparatorschaltungen 47 und 49 gibt
ein Ausgangssignal dann ab, wenn das länger verzögerte der beiden seinen Eingängen zugeführten Signale
um mehr als drei Bit niedriger ist als das seinem anderen Eingang
zugeführte
Signal. Die Ausgangssignale der beiden Komparatorschaltungen 47 und 49 werden
den beiden Eingängen
einer zweiten UND-Verknüpfungsschaltung 51 zugeführt, an
deren Ausgang dann ein vorbestimmter digitaler Logikwert auftritt,
wenn jede der beiden Komparatorschaltungen 47 und 49 einen
Abfall von 3 Bit festgestellt hat.
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Für die gesamte
in 3 gezeigte Schaltung sei angenommen, daß es sich
bei dem Logikwert, der den beiden Eingängen einer UND-Verknüpfungsschaltung
zugeführt
werden muß,
um an deren Ausgang einen Logikwert gleicher Art hervorzurufen,
um einen Logikwert "1" handelt, der durch
einen digitalen Potentialwert HIGH hervorgerufen wird.
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Am
Ausgang der zweiten UND-Verknüpfungsschaltung 51 erscheint
somit dann ein Logikwert "1", wenn das ungefilterte
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 bei zwei aufeinanderfolgenden A/D-Wandlungen
jeweils um mehr als drei Bit abgesunken ist. Ein Logikwert "1" der zweiten UND-Verknüpfungsschaltung 51 bedeutet
somit, daß eine Störung erkannt
worden ist.
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Das
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 wird außerdem auf
den Eingang einer prozentualen Bewertungsschaltung 53 gegeben.
Diese liefert an ihrem Ausgang ein Logiksignal "1",
wenn das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 auf unter drei
Prozent der Potentiometerversorgungsspannung abgefallen ist. Das
Ausgangssignal der prozentualen Bewertungsschaltung 53 sowie
das Ausgangssignal der ersten Komparatorschaltung 47 werden
auf je einen Eingang einer dritten UND-Verknüpfungsschaltung 55 gegeben.
Diese liefert einen Logikwert "1" dann, wenn das ungefilterte
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 beim zweiten der mit
den beiden Komparatorschaltungen 47 und 49 gerade überwachten
A/D-Wandlungsvorgängen
unter den Schwellenwert von drei Prozent abgefallen ist. Die Ausgangssignale
der beiden UND-Verknüpfungsschaltungen 51 und 55 werden
auf zwei Eingänge
einer ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 gegeben,
an deren Ausgang ein Logikwert "1" erscheint, wenn
das ungefilterte Signal am Ausgang des A/D-Wandlers 31 entweder
bei zwei aufeinanderfolgenden A/D-Wandlungen jeweils um mehr als
3 Bit abgefallen ist oder beim zweiten A/D-Wandlungsvorgang ein
Absinken des ungefilterten Ausgangssignals des A/D-Wandlers 31 unter
die 3-Prozent-Grenze
festgestellt wird. Ein Logikwert "1" am
Ausgang der ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 signalisiert
somit den Beginn einer Störung.
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Der
Wert des ungefilterten Membranwegsignals am Ausgang des A/D-Wandlers 31 wird
als (Störungs-)Startwert
abgespeichert, und zwar in einem Startwertspeicher 59.
Vom Ende der jeweiligen Störung
wird dann ausgegangen, wenn das ungefilterte Ausgangssignal des
A/D-Wandlers 31 bei seinem Anstieg eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, was
mittels einer dritten Komparatorschaltung 61 überwacht
wird. Dieser wird über
einen ersten Eingang der im Startwertspeicher 59 gespeicherte
Startwert und über
einen zweiten Eingang das aktuelle Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 zugeführt. Sobald
das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 die Schwelle überschritten
hat, gibt die dritte Komparatorschaltung 61 den Logikwert "1" ab.
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Der
Startwertspeicher 59 weist einen mit dem Ausgang der ersten
ODER-Verknüpfungsschaltung 57 verbundenen
Steuereingang "speichern" und einen mit dem
Ausgang der dritten Kompartorschaltung 61 verbundenen Steuereingang "löschen" auf. Über diese beiden Steuereingänge wird
das Einlesen des bei Störungsbeginn
vorliegenden ungefilterten digitalisierten Membranwegsignals in
den Startwertspeicher 59 und dessen Löschen bei Störungsende gesteuert.
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Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform wird davon ausgegangen,
daß die
vorbestimmte Schwelle der dritten Komparatorschaltung 61 gleich dem
im Startwertspeicher 59 gespeicherten Startwert ist. Wie
bereits erwähnt
worden ist, kann jedoch ein anderer Schwellenwert verwendet werden,
vorzugsweise ein von der jeweiligen Störungsdauer und/oder von einer
Bremspedalrücknahmegeschwindigkeit
abhängiger
Schwellenwert. Wie bereits erwähnt
worden ist, kann bei einer sehr schnellen Bremspedalrücknahme mit
einer Absenkung des Schwellenwertes der dritten Komparatorschaltung 61 um
zwei Digit pro Arbeitstakt oder Rechenzyklus gearbeitet werden. Der
Schwellenwert wird nach unten durch den Nullpunkt des Membranwegsensors
begrenzt.
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Die
Reaktion der in 3 gezeigten Vorrichtung auf
eine Störung
hängt von
der festgestellten Störungsdauer
ab. Dabei werden drei Störungsdauerschwellenwerte
verwendet, wobei bei der dargestellten Ausführungsform ein erster Störungsdauerschwellenwert
bei 12 ms, ein zweiter Störungsdauerschwellenwert
bei 60 ms und ein dritter Störungsdauerschwellenwert
bei 2 s liegt. Diese Schwellenwerte werden bei der in 3 gezeigten
Vorrichtung mittels dreier in Reihe geschalteter Zähler 63 bzw. 65 bzw. 67 beobachtet.
Sobald das Ausgangssignal der ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 das
Erkennen einer Störung
signalisiert, beginnt der erste Zähler 63 zu zählen. Ist
ein einer Störungsdauer
von 12 ms entsprechender Zählstand
erreicht, setzt ein Überlaufsignal
am Ausgang des Zählers 63 einen
Zählvorgang des
Zählers 65 in
Gang. Nach einem Ablauf von 60 ms ab Störungsbeginn löst ein Überlaufsignal
des Zählers 65 einen
Zählvorgang
des Zählers 67 aus.
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Bei
einer Störung,
die zwischen 0 und 12 ms liegt, soll die Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung
(des Bremsassistenten) nicht ausgesetzt werden. Es soll lediglich
am Ende der Störung
eine einzige aus dem Membranweg abgeleitete Berechnung eines gefilterten
Geschwindigkeitswertes mit einem jeweils vorausgehenden ungefilter ten
Geschwindigkeitswert 0 durchgeführt
werden. Zu diesem Zweck sind ein erstes Latch 69, eine
vierte UND-Verknüpfungsschaltung 71 und
ein viertes Verzögerungsglied 73 vorgesehen.
Letzteres bewirkt eine Verzögerung
um einen Rechenzyklus und liefert das verzögerte Signal einen Rechenzyklus
lang. Mit dem ersten Latch 69 wird das einen Störungsbeginn anzeigende
Ausgangssignal der ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 zwischengespeichert,
bis vom Ausgang der dritten Komparatorschaltung 61 das
Störungsende
signalisiert und dann von der vierten UND-Verknüpfungsschaltung 71 an
das vierte Verzögerungsglied 73 ein
Logikwert "1" geliefert wird. Dessen
Ausgangssignal gelangt über
eine zweite ODER-Verknüpfungsschaltung 72 auf
einen Schaltsteuereingang des zweiten Schalters S2 und bewirkt, daß der zweite
Schalter S2 während
des auf das Störungsende
folgenden Arbeitstaktes in seine in 3 gestrichelt
dargestellte Schaltstellung gelangt, in welcher er den Eingang des
zweiten Filters 34 mit einer Schaltungseinrichtung 74 verbindet,
welche dem zweiten Filter 34 während dieses einen Arbeitstaktes als
vorausgehenden ungefilterten Geschwindigkeitswert einen Geschwindigkeitswert
0 liefert.
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Bei
einer Störungsdauer
ab 12 ms wird nicht nur der Zählbeginn
des zweiten Zählers 65 gestartet sondern
außerdem
ein Bremsassistent-Flipflop 75 gesetzt, was die Abgabe
eines Sperrsignals an einem Ausgang DISABLE bewirkt, was wiederum
am Ausgang des ersten Inverters 43 einen Logikwert "0" hervorruft. Dieser hat ein Ausgangssignal "0" am Ausgang der ersten UND-Verknüpfungsschaltung 39 zur
Folgen, was die Bremseingriffssteuerschaltung 41 zur Abgabe eines
AUS-Steuersignals veranlaßt. Dieses
führt dazu,
daß die
Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung gesperrt wird.
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Bleibt
die Störungsdauer
der aktuell erkannten Störung
zwischen 12 ms und 60 ms, entsteht am Ausgang der dritten Komparatorschaltung 61 ein
das Störungsende
signalisierendes Signal, bevor der dritte Zähler 65 einen einer
Störungsdauer
von 60 ms entsprechenden Zählstand
erreicht hat. Da das Überlaufsignal
am Ausgang des ersten Zählers 63 mittels eines
zweiten Latch 76 zwischengespeichert worden ist, entsteht
am Ausgang einer fünften
UND-Verknüpfungsschaltung 77,
deren beide Eingänge
mit dem zweiten Latch 76 bzw. mit dem Ausgang der dritten Komparatorschaltung
verbunden sind, ein Logikwert "1", sobald die kürzer als
60 ms dauernde Störung
zu Ende geht. Dieser Logikwert "1" gelangt auf ein
fünftes
Verzögerungsglied 79.
Dieses bewirkt einerseits eine Verzögerung um einen Rechenzyklus
und liefert andererseits an seinem Ausgang das verzögerte Signal
fünf Rechenzyklen
lang. Zu diesem Zweck kann das fünfte
Verzögerungsglied 79 mit
einer um einen Rechenzyklus verzögernden
Verzögerungseinrichtung
und einer der Verzögerungseinrichtung
folgenden monostabilen Kippschaltung aufgebaut sein, welche auf
den Erhalt des verzögerten
Signals hin einen fünf
Rechenzyklen dauernden Ausgangsimpuls liefert. Das von dem fünften Verzögerungsglied 79 verzögertes Ausgangssignal
gelangt somit während fünf Rechenzyklen über die
zweite ODER-Verknüpfungsschaltung 72 auf
den Schaltsteuereingang des zweiten Schalters S2 und bewirkt, daß der zweite Schalter
S2 während
der fünf
auf das Störungsende folgenden
Arbeitstakte in seiner in 3 gestrichelt dargestellten
Schaltstellung gehalten wird, in welcher er den Eingang des zweiten
Filters 34 mit der Schaltungseinrichtung 74 verbindet.
Daher wird dem zweiten Filter 34 bei der Errechnung der
auf das Störungsende
folgenden fünf
gefilterten Geschwindigkeitswerte als vorausgehender ungefilterter
Geschwindigkeitswert jeweils ein Geschwindigkeitswert 0 zugeführt. Dies
trägt der
bereits erwähnten
Annahme Rechnung, daß der
störungsbedingte
steile Anstieg des Membranwegsignals am Ende einer Störung um
so länger
dauert, je länger
die Störungsdauer
war.
-
Der
Logikwert "1" am Ausgang der fünften UND-Verknüpfungsschaltung 77 gelangt
außerdem über einen
Eingang einer dritten ODER-Verknüpfungsschaltung 81 auf
einen Eingang einer sechsten UND-Verknüpfungsschaltung 83,
deren Ausgang mit einem Rücksetzeingang
RESET des Flipflop 75 verbunden ist. Da deren zweitem Eingang
vom Ausgang eines zweiten Inverters 85 zu diesem Zeitpunkt
ein Logikwert "1" zugeführt wird,
wird das Flipflop 75 zu dem Zeitpunkt, zu welchem das aktuelle
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 31 die von der dritten
Komparatorschaltung 61 überwachte
Schwelle überschreitet,
das Flipflop 75 rückgesetzt,
was zu einem Logikwert "1" am Ausgang des ersten
Inverters 43 führt und
daher die Bremseingriffseinrichtung wieder zuschaltbar macht.
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Liegt
eine Störung
mit einer Störungsdauer von
mindestens 60 ms vor, gibt der zweite Zähler 65 ein Überlaufsignal
ab, das einerseits einen Zählvorgang
des dritten Zählers 67 auslöst und andererseits in
einem dritten Latch 87 zwischengespeichert wird. Der Ausgang
des dritten Latch 87 ist mit einem von drei Eingängen einer
siebten UND-Verknüpfungsschaltung 89 verbunden.
Ein zweiter Eingang dieser Verknüpfungsschaltung
ist über
ein viertes Latch 91 mit dem Ausgang der dritten Komparatorschaltung 61 verbunden.
Ein dritter Eingang dieser Verknüpfungsschaltung
ist mit dem Ausgang einer achten UND-Verknüpfungsschaltung 93 verbunden,
deren beide Eingänge
mit einem Bremslichtschalter 95 bzw. einem Löseschalter 97 verbunden
sind. Nur wenn sich beide Schalter 95 und 97 in
einem ausgeschalteten Zustand befinden, entsteht am Ausgang der
achten UND-Verknüpfungsschaltung 93 ein
Logikwert "1". Der Bremslichtschalter 95,
mit welchem das Bremslicht des Fahrzeugs eingeschaltet wird, befindet
sich solange im Einschaltzustand, wie der Fahrer das Bremspedal
niederdrückt.
Der Löseschalter 97 wird
dann, wenn aus der Pedalbewegung geschlossen werden kann, daß der Fahrer
den aktuellen Bremsvorgang beenden möchte, in einen Ausschaltzustand
gebracht, in welchem er die Stromzufuhr zum Elektromagneten der
Bremseingriffseinrichtung sperrt. Durch die Verknüpfung der
Ausgangssignale von Bremslichtschalter 95 und Löseschalter 97 mit
dem Ausgangssignal der dritten Komparatorschaltung 61 und
dem Überlaufsignal
des dritten Zählers 65 mittels
der UND-Verknüpfungsschaltungen 89 und 93 wird
somit erreicht, daß eine
Störungsdauer,
die im Bereich von 60 ms bis 2 s liegt, die Zuschaltbarkeit der
Bremseingriffseinrichtung vom Störungsbeginn
bis zum Ende des aktuellen Bremsvorgangs unterbunden wird. Nach
Beendigung des Bremsvorgangs wir die Bremseingriffseinrichtung durch
Rücksetzen
des Flipflop 75 wieder zuschaltbar gesteuert.
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Ab
einer Störungsdauer
von 2 s wird die Bremseingriffseinrichtung in den Zustand der Nichtzuschaltbarkeit
verriegelt, weil dann von einer ernsthaften und sicherheitsrelevanten
Störung
ausgegangen wird. Zu diesem Zweck wird ein Überlaufsignal des dritten Zählers 67,
das beim Erreichen einer Störungsdauer
von 2 s abgegeben wird, über
eine vierte ODER-Verknüpfungsschaltung 99 als
Logikwert "1" auf ein fünftes Latch 101 gegeben,
von dem der Logikwert "1" auf den zweiten
Inverter 85 gelangt, so daß von dessen Ausgang auf den
zugehörigen
Eingang der sechsten UND-Verknüpfungsschaltung 83 ein
Logikwert "0" gegeben wird, welcher
ein Rücksetzen
des Flipflop 75 verhindert und damit eine Zuschaltbarkeit
der Bremseingriffseinrichtung unterbindet. Der im fünften Latch 101 gespeicherte
Logikwert "1" gelangt außerdem auf
eine an das fünfte
Latch 101 angeschlossene Warnlampe 103, welche
dem Fahrer signalisiert, daß die
Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung unterbunden ist.
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Ein Überlaufsignal
am Ausgang des zweiten Zählers 65 wird
außerdem
auf einen Fehlerverdachtzähler 105 geführt, der
beim Erreichen eines Zählstandes
von 5 einen Logikwert von "1" auf einen zweiten
Eingang der zweiten ODER-Verknüpfungsschaltung 99 gibt.
Eine Verriegelung der Bremseingriffseinrichtung in den nicht zuschaltbaren
Zustand und ein Einschalten der Warnlampe 103 werden über den
Fehlerverdachtzähler 105 somit
auch dann bewirkt, wenn es zwar keine eine Störungsdauer von 2 s erreichende
Stö rung,
jedoch fünf
Störungen
mit einer Störungsdauer
von je mindestens 60 ms gegeben hat.
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Die
drei Zähler 63, 65 und 67 weisen
je einen Rücksetzeingang
RESET auf, der mit dem Ausgang der dritten Komparatorschaltung 61 verbunden
ist. Auf diese Weise werden diese drei Zähler beim jeweiligen Störungsende
rückgesetzt.
Die Latch-Schaltungen 69, 75, 87 und 91 weisen
je einen Rücksetzeingang
RESET auf, der mit dem Ausgang der sechsten UND-Verknüpfungsschaltung 83 verbunden
ist. Auf diese Weise werden diese vier Latch-Schaltungen immer gleichzeitig
mit dem Flipflop 75 rückgesetzt.
Das fünfte
Latch 101 dagegen weist einen Rücksetzeingang RESET auf, über welchen
das fünfte
Latch 101 nur über
ein externes Rücksetzsignal
rückgesetzt
werden kann, beispielsweise durch einen Kfz-Elektriker, nachdem
dieser eine Störung
behoben hat, welche zum Setzen des fünften Latches 101 und
zum Einschalten der Warnlampe 103 geführt hat.
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Je
nach Dauer einer erkannten Störung
ergeben sich somit folgende Reaktionen:
- a)
Störungsdauer
von weniger als 12 ms:
Die Bremseingriffseinrichtung bleibt
zuschaltbar und es wird lediglich nach dem Störungsende eine Berechnung eines
gefilterten Geschwindigkeitswertes unter Steuerung der ersten Berechnungssteuerschaltung 73 ausgelöst, also
unter Verwendung eines jeweils vorausgehenden ungefilterten Geschwindigkeitswertes
0 im Filter 34.
- b) Bei einer zwischen 12 ms und 60 ms liegenden Störungsdauer
wird die Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung für die Dauer
der Störung
unterbunden und wird nach dem Störungsende
eine Berechnung von fünf
gefilterten Geschwindigkeitswerten unter Steuerung der zweiten Berechnungssteuerschaltung 75 ausgelöst, also
unter Verwendung eines jeweils vorausgehenden ungefilterten Geschwindigkeitswertes
0 im Filter 34.
- c) Bei einer zwischen 60 ms und 2 s liegenden Störungsdauer
wird die Zuschaltbarkeit der Bremseingriffseinrichtung bis zum Ende
des Bremsvorgangs unterbunden. Ist es zu fünf Störungen mit einer derartigen
Störungsdauer
gekommen, wird die Bremseingriffseinrichtung in einen nicht zuschaltbaren
Zustand verriegelt und wird die Warnlampe 103 in den Anzeigezustand
gebracht.
- d) Ab einer Störungsdauer
von 2 s werden die Bremseingriffseinrichtung in den nicht zuschaltbaren
Verriegelungszustand und die Warnlampe 103 in den Anzeigezustand
gebracht und in diesen Zuständen
gehalten, bis diese Zustände durch
ein extern zugeführtes
Signal beendet werden.
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Mittels
des Schalters 51 und eines Konstanthaltespeichers 106,
der zwischen dem Schalter S1 und der Differenziereinrichtung 35 angeordnet
ist, wird das bei Beginn einer erkannten Störung vorhandene gefilterte
Membranwegsignal bis zum Störungsende
gespeichert und damit festgehalten.
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Daher
erhalten die Differenziereinrichtung 35 und das erste Verzögerungsglied 36 während der Dauer
einer Störung
das bei Störungsbeginn
aufgetretene gefilterte Membranwegsignal zugeführt. Zu diesem Zweck wird der
(elektronische) Schalter S1, der sich bei nicht vorhandener Störung in
dem in 1 durchgezogen dargestellten Zustand befindet, durch
das Störungsbeginnsignal
am Ausgang der ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 in
den in 1 gestrichelt dargestellten Schaltzustand gebracht. Über Steuereingänge "speichern" und "löschen" wird der Konstanthaltespeicher 106 von
dem einen Störungsbeginn
signalisierenden Ausgangssignal der ersten ODER-Verknüpfungsschaltung 57 bzw.
von dem ein Störungsende
signalisierenden Ausgangssignal der dritten Komparatorschaltung 61 in
den Zustand des Einspeicherns des gefilterten Membranwegsignals
bzw. in den gelöschten
Zustand gesteuert.
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Im
Zusammenhang mit 3 ist von einer schaltungsmäßigen Realisierung
der einzelnen Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegangen
worden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann aber auch mittels einer programmierbaren elektrischen Steuereinrichtung
realisiert werden, beispielsweise mittels eines programmierbaren
Mikroprozessors. Die einzelnen Funktionsblöcke der in 3 gezeigten
Vorrichtung werden dann durch entsprechende Programmteile des Steuerprogramms für den Mikroprossor
verwirklicht. Ein derartiges Programm könnte man mit einem Flußdiagramm
beschreiben, welches den Funktionen einzelner Funktionsblöcke der
in 3 gezeigten Vorrichtung entspricht.
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Dementsprechend
können
die in den Patentansprüchen
definierten Einrichtungen, die zur Steuereinheit gehören, durch
hardwaremäßige Schaltungseinrichtungen
oder durch entsprechende Programmierung einer programmierbaren elektrischen Steuerschaltung,
beispielsweise eines Mikroprozessors, verwirklicht werden.