DE3125197A1

DE3125197A1 - Anordnung zur messung der drehgeschwindigkeit eines rades

Info

Publication number: DE3125197A1
Application number: DE19813125197
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Arikawa; Teruo Inoue; Yukihiro Yokosuka Kanagawa Takiue
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US4420814A; DE3125197C2

Description

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BESCHREIBUNG

■Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades, insbesondere für ein Fahrzeug-Antiblockiersystem.

Zur Verbesserung des Bremsverhaltens bei jeder Straßenbeschaffenheit sind in letzter Zeit verschiedene Antiblockiersysteme (nachstehend kurz ABS genannt)entwickelt worden, die ein Blockieren gebremster Räder verhindern. Alle diese AB-Systeme enthalten eine Steuereinheit, welche Schlupfzustände eines Rades wie Verzögerungs-, Gleit- oder Beschleunigugngszustände durch Auswertung eines Signals von einem die Rad-Drehgeschwindigkeit überwachenden Raddrehzahlfühler messen. Auf der Grundlage des Meßwertes der Steuereinheit wird der Bremsflüssigkeitsdruck für die Bremse des betreffenden Rades kontrolliert.

Bei der Berechnung des Radschlupfes wird auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals eine angenäherte Fahrzeuggeschwindigkeit simuliert. Die errechneten Verzögerungs- und Beschleunigungswerte werden für eine Erzeugung von Verzögerungsund Beschleunigungssignalen mit gegebenen Verzögerungs- bzw. Beschleupigungs-Bezugswerten verglichen, und unter Vergleich des errechneten Schlupfwertes mit einem gegebenen Schlupf-Bezugswert wird ein Schlupfsignal erzeugt, und auf der Basis dieser Verzögerungs- und Beschleunigungssignale sowie des Schlupfsignals wird der Bremsflüss'igkeitsdruck reguliert.

Grundlage der Antiblockiersteuerung ist eine Raddrehzahl.

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Neuere ABSe arbeiten digital. Der sinusförmige Ausgang des Raddrehzahlfühlers wird in Rechteckimpulse umgeformt, deren Frequenz der Raddrehzahl proportional ist. Also müssen zur Ermittlung der Raddrehzahl entweder diese Impulse über einen festgeelegten Zeitraum oder innerhalb des zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fühler-Impulsen liegenden Zeitraums die Taktimpulse einer höheren Hilfsfrequenz gezählt werden. Dabei ist das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Raddrehzahl umgekehrt proportional. Zur Erzielung einer besseren Meßgenauigkeit soll bei der erstgenannten Methode der festgelegte Zeitraum möglichst lang.sein, folglich dauert ein Drehzahlmeßvorgang recht lange. Bei der anderen Methode bestehen große Unterschiede in der Meßgenauigkeit zwischen einer hohen und einer niedrigen Raddrehzahl. Nachteilig ist

f& bei beiden bekannten Methoden ferner, daß das Differenzieren der gemessenen Raddrehzahl oder zur Ermittlung der Radverzögerung und -beschleunigung komplizierte Schaltungen nötig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Meßanordnung der genannten Art zu schaffen, die mit einer einfachen Schaltung eine schnellere Ermittlung der Raddrehzahl ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen dargelegt.

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Wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung der Raddrehgeschwindigkeit sind ein mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz angesteuerter Zähler, ein den Digitalausgang des Zählers mit einem vorgebbaren Bezugswert vergleichender Komparäror, eine Generatorschaltung zur Errechnung eines der Raddrehz.ahl entsprechenden Digitalwertes auf der Grundlage des Komparator-Ausgangssignals und ein Impulsgenerator, welcher Impulse mit einer der Frequenz des Aus-0 gangssignals der Generatorschaltung proportionalen Frequenz erzeugt.

Mit dieser Schaltungsanordnung ist eine direkte und schnelle Ermittlung der Raddrehzahl möglich.

Vorteilhafterweise kann die Anordnung ferner eine Sicherheitsschaltung enthalten, welche bei Erkennung einer Unstimmigkeit oder eines unerwünschten Betriebszustande ein Fehlersignal erzeugt.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 und.3 grafische Darstellungen von in der Schaltung von Fig. 1 auftretenden

Signalformen und Impulsfolgen, und

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

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Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades für ein Fahrzeug-Antiblockiersystem (ABS) umfaßt im wesentlichen einen Zähler 1, eine Latch- oder Halteschaltung 2, einen Komparator 3, eine Radgeschwindigkeits-Generatorschaltung 4 und einen Impulsgenerator 5. Der Zähler 1 wird gebildet durch einen Binärzähler, und die als Kompensator dienende Halteschaltung 2 wird gebildet durch einen vorsetzbaren binären Aufwärts/ Abwärtszähler. Die Generatorschaltung 4 wird ebenfalls durch einen vorsetzbaren binären Aufwärts/Abwärtszähler gebildet und der Impulsgenerator 5 enthält eine Binärwert-Multiplikatoreinrichtung. Dem Rad, dessen Drehgeschwindigkeit laufend gemessen wird, ist ein nicht dargestellter Raddrehzahlfühler zugeordnet, der ein sinusförmiges Signal mit einer der Raddrehzahl proportionalen Frequenz erzeugt, die in Rechteckimpulse gem. Fig. 2A umgeformt wird. Durch die Vorderflanke dieses Rechteckimpulssignals wird ein negativer Geschwindigkeitsimpuls RI (Fig.2B) erzeugt, dessen absteigende Flanke wiederum· zur. Erzeugung eines negativen Latchsignals LT (Fig. 2C) und dessen ansteigende Flanke zur Erzeugung eines positiven Löschsignals CLR (Fig.2D) herangezogen werden.

Das Löschsignal CLR gelangt über einen Eingang 6 zu einem Löscheingang CLR des Zählers 1 und der Geschwindigkeitsimpuls RI über einen Eingang 7 sowie ein NAND-Glied 12 zu einem Takteingagn CP des Zählers 1. Ausgangsanschlüsse Oo ... Om des Zählers 1 sind an jeweils zugeordnete Setzeingangsanschlüsse Po ... Pm der Halteschaltung 2 angeschlossen» über Eingangsanschlüsse 8 bzw. 9 erhält je-

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weils ein CPU-Eingang bzw. ein CPD-Eingang der Halteschaltung 2 Kompensierimpulse UP bzw. DOWN. Der Ausgangsanschluß Om des Zählers 1 ist als Bit höchster Signifikanz(MSB) über einen Inverter 13 mit einem Eingang von NAND 12 verbunden. Das Latchsignal LT gelangt über einen Eingangsanschluß 10 in einen Latcheingang L der Halteschaltung 2, deren Ausgangsanschlüsse Oo ... Om einzeln mit Vergleichseingängen Ao ... Am des Komparators 3 verbunden sind. Aus einer Vorsetzschaltung 3A wird ein gegebener Digitalwert M über Bezugseingänge Bo ... Bm in den Komparator 3 eingegeben.

Erste und zweite Vergleichsausgangsanschlüsse A<B und A>B sind jeweils über NAND-Glieder 14 bzw. 15, NOR-Glieder 19 bzw. 20 und einen Inverter 23 bzw. 24 mit dem CPU-Eingang bzw. CPD-Eingang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 verbunden, der außerdem aus einer Vorsetzschaltung 4A ein vorgegebener Digitalwert "No" zugeführt wird, welcher einer vorgegebenen Minimal-Raddrehzahl Vmin von z.B. 5 km/h entspricht. Mit Einschaltung des Hauptschalters für die gesamte Schaltung von Fig. 1 gelangt ein negativer Impuls über einen Eingangsanschluß 30 zu einem Eingang L der Generatorschaltung 4, um den Digitalwert No darin vorzusetzen.

Ausgangsanschlüsse Oo ... On der Generatorschaltung 4 sind einzeln mit Eingangsanschlüssen Io ... In des Impulsgenerators 5 verbunden. Sämtliche Ausgänge 0 ... der Generatorschaltung 4 mit Ausnahme derjenigen, die mit dem Digitalwert No auf den hohen Pegel "1" gehen, sind einzeln mit jeweils einem Eingang eines NOR-Gliedes 25 für die Ermittlung der minimalen Raddrehzahl verbunden. Falls "No" gleich "15" ist, dann liegen die ersten vier Ausgänge

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Oq, O.. , O2 und O₃ auf dem hohen Pegel "1", und die übrigen Ausgänge O₄...0 sind mit den Eingängen von

0 1 NOR 25 verbunden. Die Summe der Binärstellen 2,2,

2 3

2 und 2 ist gleich "15". Sämtliche Ausgangsanschlüsse 0o...0m der Generatorschaltung 4 sind zur Ermittlung der maximalen Raddrehzahl mit Eingängen eines NAND-Gliedes 28 verbunden. Das NOR-Glied 25 ist über ein •NOR-Glied 21 und einen Inverter 17 an einen anderen Eingang von NOR-Glied 20, und das NAND-Glied 28 ist über einen Inverter 27, ein NOR-Glied 22 und einen anderen Inverter 18 an einen anderen Eingang von NOR-Glied 19 angeschlossen.

Der Impulsgenerator 5 erhält an seinem Takteingang CP über einen Eingangsanschluß 29 Taktimpulse mit einer Frequenz Fo, die auf frimax XM eingestellt ist. Darin bedeutet frimax die Maximalfrequenz, und M ist der im Komparator 3 vorgegebene Digitalwert M.

Der Eingang 30 ist ferner über einen Inverter 26 mit je einem zweiten Eingang der NOR-Glieder 21 und 22 verbunden. Obwohl nicht dargestellt, sind die Ausgänge 0o...0n des Impulsgenerators 5 ' ferner mit nicht dargestellten Schaltungen zur Erzeugung eines angenäherten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines Schlupfsignals und dergl. verbunden, die in Fig. 1 durch den Buchstaben C angedeutet sind. Von einem Eingang 11 gehen Taktimpulse mit hoher Frequenz von z.B. 2 kHz über einen Inverter 16 an jeweils einen zweiten Eingang der NAND-Glieder 14 und 15, die ihrerseits in Abhängigkeit von dem Ausgang des Komparators entsprechende Impulse an den UP-Eingang 8 bzw. DWN-Eingang abgeben.

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Bei der nachstehenden Funktionsbeschreibung der zuvor beschriebenen Geschwindigkeitsmeßanordnung sei angenommen, daß ein zugehöriges Fahrzeug aus dem Stand heraus beschleunigt wird und sich einer gegebenen maximalen Raddrehzahl annähert.

Beim Anlassen des Fahrzeugs wird über einen nicht dargestellten Hauptschalter die Schaltungsanordnung von Fig. 1 eingeschaltet, der negative Impuls über den Eingang zugeführt und die Generatorschaltung 4 auf den Digitalwert No vorgesetzt. Wenn die Raddrehzahl den Maximalwert Vmax erreicht, haben sämtliche Ausgangsanschlüsse Oo ... On der Schaltung 4 den Zustand "1", >und der damit gegebene Digitalwert (2 -1) entspricht der maximalen Raddrehzahl Vmax. In diesem Zustand gibt der Impulsgenerator 5 an seinem Ausgang OUT Impulse mit folgender Frequenz f ab:

Digital-Ausgang der Geschw.-Generatorsehaltg.

worin fo die Taktimpulsfrequenz am Takteingang CP des Generators 5 ist. Folglich gibt der Impulsgenerator 5 Impulse ab, deren Frequenz dem Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 proportional ist.

Mit Einschaltung der Schaltung von Fig.1 beträgt die Impulsfrequenz des Generators 5 f = fo χ N_Q/2 , und diese gehen zu einem Eingang des NAND-Gliedes 12, dessen übrige Eingänge den Radgeschwindigkeitsimpuls RI bzw. über den Inverter 13 den MSB-Ausgang Om des Zählers 1 aufnehmen. Der MSB-Ausgang Om ist normalerweise "0", so daß die Impulse des Generators 5 von dem Augenblick an gezählt werden, wo der Geschwindigkeitsimpuls RI von "0" auf "1" umspringt. Die wie vorstehend beschriebenen gleichzeitig erzeugten Signale LT und CLR gehen jeweils

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in die Schaltungen 2 bzw. 1, damit in der Halteschaltung

2 der Ausgang des Zählers 1 durch das Latchsignal LT

festgehalten und der Zählerinhalt von 1 durch das Löschsignal CLR gelöscht werden.

Da beim Anfahren des Fahrzeugs die Raddrehzahl zunächst kleiner als die gegebene Mindestdrehzahl Vmin ist, gibt die Generatorschaltung 4 zunächst das Ausgangssignal "No" ab. Folglich zählt der Zähler 1 in dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitsimpulsen

RI, d.h. in der Periode 1/fri Impulse mit fo χ Ν /2ⁿ⁺¹ χ 1/fri. Dieser Ausgang des Zählers 1 wird in der Halteschaltung 2 durch das mit dem nächsten Geschwindigkeitsimpuls RI auftretende Latchsignal L verriegelt, und ein entsprechender Digitalausgang der Halteschaltung 2 geht in die Eingänge Ao ... Am des Komparators 3, welcher diese Eingangssignale mit dem ihm über seine Bezugseingänge Bo...Bm zugeführten vorgegebenen Digitalwert M vergleicht. Da die Raddrehgeschwindigkeit V z.Zt. kleiner als der gegebene Minimalwert Vmin ist, sind die an den Eingängen Ao ... Am zugeführten Digitalwerte größer als der Wert M, und der Komparator 3 gibt an seinem zweiten Vergleichsausgang A > B das Signal "1". an einen Eingang von NAND-Glied. 15 ab, welches gleichzeitig die· Taktimpulse von 2 kHz über 16 am anderen Eingang aufnimmt und an NOR-Glied 20 weitergibt.

Da zu diesem Zeitpunkt der Ausgang der Generatorschaltung "No" ist, gibt das NOR-Glied 25 seinen Minimalgeschwindigkeitsausgang "1" über den Inverter 17 als Ausgang "0" an den anderen Eingang von NOR-Glied 20 ab, so daß NOR 20 die Taktimpulse sperrt und nicht auf den CPD-Anschluß der Generatorschaltung 4 überträgt. Deren Ausgang·bleibt folglich "No", wie er bereits mit Betätigung des Hauptschalters vorgesetzt wurde. Dieser Zustand bleibt solange erhalten wie die

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Raddrehzahl kleiner als Vmin ist. Der mit Einschaltung des Hauptschalters über Eingang 30 an den Inverter 26 gelangende Negativimpuls unterdrückt Störeinflüsse im Zusammenhang mit der Stromeinschaltung.

Der im Komparator 3 vorgegebene Digitalwert M ist der Impulszahl des Impulsgenerators 5 gleich, die während einer Periode des Geschwindigkeitsimpulssignals RI gezählt werden, wenn die Raddrehzahl V gleich der gegebenen Minimalraddrehzahl Vmin ist. Wird die Frequenz von RI bei Vmin mit fri min bezeichnet, dann kann der Digitalwert M durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

M =

_0

,n+1

χ fo χ

fri min

Darin ist fo die Taktimpulsfrequenz am Eingang 29.

Solange bei steigender Raddrehzahl die innerhalb einer Periode des Geschwindigkeitsimpulses RI die gezählte Impulszahl gleich M ist, bleibt der Ausgang der Schaltung unverändert. Wenn die Raddrehzahl V größer wird als Vmin + Δ V (worin Λν eine Drehzahldifferenz von einem Bit oder dem Digitalwert "1" ist), wird der nächste Geschwindigkeitsimpuls RI = M-1, da die Periode von RI um V verkürzt ist. Der erste Vergleichsausgang A-CB des !Comparators 3 gibt jetzt "1" ab. Da einer der 2 kHz-Taktimpulse über 14, 19 und 23 zum CPU-Eingang der Generatorschaltung 4 und ferner über 14 zum CPU-Eingang der Halteschaltung 2 geht, zählt die Schaltung 2 um eins weiter, und ihr Ausgang wird wieder "M". Dadurch wird der erste Vergleichsausgang A<B von Komparator 3 wieder ¹¹O". Folglich wird nur ein Taktimpuls über das NAND-Glied 14 übertragen.

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Falls die Drehzahldifferenz der nächsten Zählperiode von RI um "1" kleiner als der Digitalwert "M" ist, ergeben sich in Verbindung mit den anderen Werten folgende Beziehungen. Bezeichnet man die Rl-Impulsfrequenz bei der Raddrehzahl (Vmin +4V) mit fri' und den Zählwert der entsprechenden Periode des nächsten Geschwindigkeitsimpulses RI mit M¹, dann gilt folgende Gleichung:

^N0 , 1 χ fo x

	^No	x fo	■	ist,	^x frimin	.,n+1
	2ⁿ⁺¹		- frnti	₍ 1
	N		frimin
	JH+Ί	gilt
10	Da M-M' = 1
	•F< ■*-■) .

_fri

χ frimin χ fri¹ = =;— χ fri¹, Nxro M

wobei fri - frimin = Δ fri, Δ f i = ~ χ fri¹ ist.

Da die Frequenz fri der Drehzahlimpulse RI der Raddrehzahl V proportional ist, kann die oben stehende Gleichung auch so geschrieben werden:

= ~ (Vmin + Δ V)

M .

M-1

Somit läßt sich der Wert von Δν durch ein geeignetes M beliebig bestimmen. Die beschriebenen Vorgänge gelten nicht nur für den Drehzahlanstieg um Δν von der Minimaldrehzahl Vmin sondern auch für den Drehzahlanstieg um Δν gegenüber einem beliebigen Drehzahlwert Vi.

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Bei steigender Drehzahl gibt der Impulsgenerator 5

jeweils Aus gangs impulse ab, die das —jj fache der

vorhergehenden Ausgangsimpulse betragen.

In Fig. 3 werden innerhalb der laufenden Perioden T₁.. ..T « zwischen aufeinanderfolgenden Raddrehzahlimpulsen RI₁ und

RI_n ... RI . ., und RI ^_n laufend kürzer. T₁ ist die Periode z n+i n+2 ι

zwischen den Impulsen RI₁ und RI₂ bei der minimalen Drehzahl Vmin. Wenn mit dem Impuls RI die Drehzahl V größer als Vm = Vmin +Av wird, dann ist die Periode Tn ent-Nn sprechend um einen Impuls der Frequenz χ fο als bei Periode T₁. Folglich ist der Zählwert des Zählers 1 in der Periode T = M-1, der Ausgang der Generatoschaltung 4 wird um "1" erhöht, und die Frequenz der Ausgancrsimpulse

0 +1 des Generators 5 geht höher als —^₁ χ fo. Da der Zähler

1 in der nächsten Periode T ₊₁ so zählt, wird der Ausgang des Zählers 1 wieder M.

Mit jedem Zugang von Impuls RI am CP-Anschluß von Zähler 1 wird dieser gelöscht, sein Inhalt in der Halteschaltung 2 festgehalten und mit dem Bezugseingang M des Komparators 3 verglichen. Der Vergleichsausgang A< B von Komparator 3 bleibt "O" bis V größer als Vr = V_m + Δν wird, und damit bleibt der Ausgang.von Generator 4 unverändert N + 1. Im weiteren Verlauf geht der Vergleichsausgang A<B des Komparators 3 wieder auf "1", und folglich steigt der Ausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 auch wieder auf "1" an.

Wie zuvor beschrieben wird der Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 mit der Raddrehzahl erhöht. Sobald die Raddrehzahl den gesetzten Maximalwert Vmax erreicht, führen sämtliche Ausgangsanschlüsse Oo — On der Generatorschaltung 4 den Digitalwert "1". Da alle diese Generatoraus-

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gänge mit Eingängen des NAND-Gliedes 28 verbunden sind, wird dessen Ausgang "0", der Ausgang des nachgeschalteten Inverters 18 wird "1", und damit wird das NOR-Glied 19 für die Taktimpulse gesperrt. Selbst wenn weitere Taktimpulse von NAND-Glied 14 kommen, kann die Generatorschaltung 4 nicht mehr aufwärtszählen, und dessen Ausgänge Οο.,.Οη können wegen fehlender Taktimpulse an seinem CPU-Eingang nicht mehr auf "O" gehen.

Da der eingestellte Maximalwert für die Drehzahl Vmax selten erreicht wird, kann.die Raddrehzahl ständig sicher und zuverlässig in zuvor beschriebener Weise gemessen werden. Bei Überschreitung der Maximaldrehzahl Vmax gibt die Generatorschaltung 4 ständig einen entsprechenden konstanten Wert (2 -1) ab. Solange das Fahrzeug aus dem Stand bis zur eingestellten Maximalgeschwindigkeit Vmax beschleunigt wird, erzeugt die Generatorschaltung 4 einen der jeweiligen Raddrehzahl entsprechenden Digitalausgang in oben beschriebener Weise.

Der während aufeinanderfolgender Impulse RI vom Zähler 1 gezählte Wert M' kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

"■ - ä ^f k # "

Darin ist N der Digitalausgang der schaltung 4 und fri die Frequenz der Impulse RI bei einer angenommenen Raddrehzahl V. Da der Wert M¹ durch Kompensation immer an den vorgegebenen Digitalwert M angeglichen wird, gelten folgende Gleichungen:

^f0 N
M = -r x

₂n+1 ^Λ fri

N =■ =-s— χ M χ fri

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Da die Impulsfrequenz von RI = fri der Raddrehzahl V mit einer Proportionalkonstante k proportional ist (fri = kV), gilt

-n+1
N = Mx =~- · k * V (N>No)

Da in dieser Gleichung M,fo und 2ⁿ⁺ konstant sind, ändert sich der Digitalausgang N der Generatorschaltung 4 proportional zur Raddrehzahl V. Der Geschwindigkeitswert kann pro Bit oder Digitalwert "1" mit den gegebenen Konstanten bestimmt werden.

Beim Bremsen des Fahrzeugs aus einer Geschwindigkeit, bei der das Rad mit einer gleichmäßigen Drehzahl Vm¹ rotiert, werden die Perioden T ...T _+I] zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen RI laufend länger, s. Fig. 3B. In der Periode T beträgt die gleichförmige Raddrehzahl Vm¹. In der nächstlängeren Periode T₊₁ ist der Unterschied noch nicht so groß, daß der Zählwert von Zähler 1 ansteigt. Die Raddrehzahl wird kleiner als Vp = V_1n' -Δν in der Periode T . Die Differenz zwischen den Perioden T und T_m ist so, daß der Zählwert des Zählers 1 um eins ansteigt und sein Ausgang von M+1 auf M wechselt. Damit wird das Ausgangssignal des zweiten Vergleichsausgangs A>B des Komparators 3 = "1". Der Generator 4 zählt um eins herunter, und die Impulsfrequenz des Generators 5 vermindert sich proportional, so daß der Impulszählwert des Zählers 1 in der nächsten Periode T , wieder "M" wird. Sobald bei aebremstem Rad nach Verp+1

lauf einiger Impulse RI die Raddrehzahl kleiner als V - 4V wird, zählt der Zähler wieder "M+1", die Generatorschaltung 4 zählt um eins abwärts, und ihr Digitalausgang vermindert sich in oben beschriebener Weise. Wenn bei Erreichen einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit die Bremse gelöst wird, gibt die Generatorschaltung 4 einen der gewünschten Raddrehzahl

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entsprechenden Digitalwert aus. Wenn das Rad steht, bleibt der Ausgang der Generatorschaltung 4 "No". Nach Ausschaltung des Hauptschalters kehren jedoch die Schaltung 4 und alle anderen in ihre Ausgangszustände zurück.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mißt immer die augenblickliche Raddrehzahl, Drehzahländerungen werden entweder als Aufwärtszählimpulssignal oder Abwärtszählimpulssignal von den NAND-Gliedern 14 und 15 für die Generatorschaltung 4 bezogen. Damit können die für eine Antiblockiersicherung notwendigen Beschleunigungs- oder Verzögerungswerte leicht errechnet werden. Bei jeder Geschwindigkeitsänderung um Δ V kommt ein Aufwärts- oder · Abwärts-Zählsignal vom NAND-Glied 14 oder 15, und durch Zählen dieser Impulse über ein festgelegtes Zeitintervall steht unmittelbar der richtige Radbeschleunigungs- oder Radverzögerungswert zur Verfügung.

Da ferner erfindungsgemäß die Impulse der NAND-Glieder und 15 mit den Taktimpulsen von 2kHz.synchronisiert sind, können durch Straßenstöße oder dergl. verursachte kurze Drehzahlsprünge innerhalb von 0,5 ms (2kHz) die erfindungsgemäße Drehzahlmeßschaltung nicht störend beeinflussen, es wird stets eine sichere Antiblockierwirkung gewährleistet.

Der Digitalausgang der Geschwindigkeitsgeneratorschaltung wird Schaltungen zur Erzeugung eines angenäherten Geschwindigkeitssignals, eines Schlupfsignals u.dergl. eines ABSs

• zugeführt, welches seinerseits auf der Grundlage der Ausgänge dieser Schaltungen die erforderliche Radbeschleunigung oder Verzögerung berechnet. Da die verschiedenen AB-Systeme bekannt sind, brauchen sie hier nicht erläutert zu werden.

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Wie erläutert, wird der Digitalausgang der Schaltung 4 durch das NOR-Glied 25 nach unten auf den Wert "No" begrenzt, weil darunterliegende minimale Drehzahlwerte uninteressant sind und so die Schaltung 4 immer stabil .5 arbeiten kann.

Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung bestimmt insofern mit der Ausführung von Fig. 1 überein, wie gleiche Bezugszahlen verwendet werden. Zusätzlich gegenüber Fig. 1 hat die Schaltung von Fig. 4 eine Sicherheitsschaltung bzw. Fehlererkennungsschaltung.

Zu diesem Zweck sind in Fig. 4 zusätzlich ein Flip-Flop 32, ein binär arbeitender zweiter Zähler 33 und ein zweiter Komparator 34 vorhanden. Ferner hat in Fig. 4 der erste Komparator 3¹ das Bit höchster Signifikanz (MSB) an einem zusätzlichen Vergleichseingang A- sowie einen zusätzlichen Bezugseingang B _+¥], der an Masse gelegt ist. Der Zähler 1 erhält die Geschwindigkeitsimpulse RI über ein UND-Glied und das NAND-Glied 12 an seinem CP-Eingang. Die der Generaotrschaltung 4 vorgeschaltete Vorsetzschaltung 4A enthält einen vorgesetzten Digitalwert No¹, welcher größer ist als der der Minimaldrehzahl Vmin entsprechende Digitalwert No von Fig. 1. Sonst arbeitet die Schaltung in diesem Bereich wie die zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Schaltung.

Der Setzanschluß S von Flip-Flop 32 ist über einen Inverter 35 mit dem Eingangsanschluß 30, und sein Rücksetzanschluß R mit dem Ausgang von NOR-Glied 25 und ferner mit einem Eingang eines UND-Gliedes 37 zwecks Fehlerüberwachung der Schaltung verbunden. Der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 ist über einen Inverter 36 mit einem anderen Eingang von UND-Glied 31, ferner direkt mit dem MSB-Eingang A_m+1 des ersten Komparators 3¹ und dem einen Eingang eines UND-Gliedes 38 ver-

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bunden. Auch hier gehen über den Eingang 11 Taktimpulse mit z.B. 2 kHz zum Inverter 16 und zu einem zweiten Eingang von UND-Glied 38, dessen Ausgang mit einem CP-Eingang des zweiten Zählers 33 verbunden ist. Die Ausgänge Oo bis 01 des zweiten Zählers 33 sind jeweils einzeln mit entsprechenden Vergleichseingängen Ao bis Al des Komparators 34 verbunden. In der an entsprechende Bezugseingänge Bo bis Bl angeschlossenen Vorsetzschaltung 34A ist ein vorgegebener Digitalwert L vorgesetzt. Der Ausgang A=B des zweiten Komparators 34 ist mit einem Negativeingang von UND-Glied 37 verbunden, dessen Ausgang wiederum an eine nicht dargestellte Sicherheits- oder Fehlerwarnungsschaltung angeschlossen ist. Der vorgegebene Digitalwert im Komparator 34 gleicht dem Digitalwert von (N ' -N).

Wenn die Schaltung von Fig. 4 beim Start des Fahrzeugs in Betrieb gesetzt wird, erhält der Eingang 30 einen negativen Impuls, und der in der Generatorschaltung 4 vorgegebene Digitalwert No¹ veranlaßt ein Ausgangssignal "1" vom Inverter 35 in den Setzanschluß S von Flip-Flop 32, so daß dessen Q-Ausgang auf "1" geht und in den Vergleichsanschluß A ₁ des ersten Komparators 3' gelangt. Dadurch wird dessen Vergleichsausgang A>B "1", weil B_m+1 an Masse liegt. Da ferner der Q-Ausgang "1" von Flip-Flop 32 über Inverter zum UND-Glied 38 geht, sperrt das UND-Glied 31 die Impulsweiterleitung von RI. Die Generatorschaltung 4 erhält Taktimpulse vom Eingang 11 über. 16, 15, 20 und 24 und zählt jetzt abwärts von dem vorgegebenen Digitalwert No'. Der ebenfalls die Taktimpulse vom Eingang 11 über 38 erhaltende zweite Zähler 33 zählt diese Taktimpulse.

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Wenn der Digitalausgang der Schaltung 4 den der minimalen Drehzahl Vmin entsprechenden Digitalwert No erreicht, erhalten sämtliche Eingänge von NOR-Glied 25 "O", so daß der Ausgang von 25 = "1" wird und damit das NOR-Glied 20 sperrt. Das NOR-Glied 20 gehört ebenso wie die NOR-Glieder 25, 21 und der Inverter 17 zu einer Sperrschaltung, welche in diesemFall die Taktimpulse vom CPD-Anschluß der Generatorschaltung 4 fernhält, so daß diese Schaltung nicht mehr abwärtszählen kann.

Der Ausgang "1" des NOR-Gliedes 25 geht ferner zum Rücksetzanschluß R von Flip-Flop 32 und zu einem Eingang von UND-Glied 37. Der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 wird "0", und dadurch wird das UND-Glied 38 für die Taktimpulse gesperrt.

Das Zählergebnis des zweiten Zählers 32 wird im zweiten Komparator 34 mit dem festgelegten Digitalwert L verglichen. Solange die Generatorschaltung 4 und zugeordnete Schaltungen ordnungsgmäß arbeiten, gibt der Komparator 34 das Ausgangssignal· "1" ab, weil· der Digitalwert L gleich dem Digitalswert von (No'-No) ist. Folglich bleibt der Ausgang der Sicherheits- oder Fehlererkennungsschaltung am UND-Glied "0", das bedeutet kein Fehlersignal.

Wenn jedoch der zweite Zähler 33 in dem Zeitraum zwischen der Stroir.einschaltung und dem Erreichen des der Minimaldrehzahl entsprechenden Wertß No durch die Schaltung 4

¹ einen Impulszählwert abgibt, der kleiner oder größer als der vorgegebene Wert L ist, dann bleibt der Vergleichsausgang A=B des zweiten Komparators 34 auf "0" und das UND-Glied 37 erhält an einem Eingang den Ausgang "1" des NOR-Gliedes 25, so daß der Ausgang des UND-Gliedes 37 das Fehlersignal "1" abgibt, welches den Fahrer über einen Fehlerzustand der Meßschaltungsanordnung informiert und den Betrieb des ABSs unterbricht.

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Bei normalem Funktionszustand der Schaltungsanordnung von Fig. 4 arbeiten die Geschwindigkeitsgeneratorschaltung 4 und der Impulsgenerator 5 so wie dies in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.

Bei der Ausführung von Fig. 4 sperrt mit Einschaltung des Hauptschalters das UND-Glied 31 die Geschwindigkeitsimpulse RI, und die Generatorschaltung 4 beginnt mit der Abwärtszählung von dem vorgegebenen Digitalwert No¹ auf den der Minimaldrehzahl entsprechenden Digitalwert No. Der zweite Zähler beginnt mit der Zählung der Taktimpulse und prüft dabei, ob die Meßschaltungsanordnung richtig funktioniert oder nicht. Die Fehlerprüfung endet, wenn der Q-Ausgang von Flip-Flop 32 von "O" auf "1" übergeht. Bei einer Störung der Schaltung wird dies durch das Fehlerausgangssignal des UND-Gliedes 37 gemeldet'; Die Fehlerprüfung setzt automatisch ein, sobald der Hauptschalter eingeschaltet wird. Dadurch wird jede Störung einwandfrei erkannt. Die für die Drehzahlmessung benötigten Taktimpulse werden gleichzeitig für die Störungsüberwachung ausgenutzt, so daß eine einfache Fehlererkennungsschaltung genügt.

Wie erläutert, spricht die Fehlerkennungsschaltung an, sobald der Zählausgang des Zählers 33 von dem Digitalwert L (welcher dem Digitalwert No¹-No entspricht) abweicht. Selbstverständlich kann der Bezugswert im zweiten Komparator 3.4 auch größer oder kleiner als L sein und die Fehlersignalerzeugung entsprechend angepaßt werden. Alternativ kann der mit dem Zählergebnis zu vergleichende Bezugsdigitalwert auch einen z.B. Einschaltstörungen berücksichtigenden bestimmten Bereich haben; in diesem Fall kann

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ein Frequenzteiler zwischen UND-Glied 38 und Komparator 33 liegen. Der digitale Bezugswert für den Komparator 33 heißt dann "SL"/ wobei S dem Frequenzteilerverhältnis entspricht. Statt eines Frequenzteilers können auch zwei Vorgabeschaltungen und zwei Komparatoren in Verbindung mit einem UND-Glied benutzt werden, wobei dem einen Komparator ein Digitalwert L₁ und dem anderen ein kleiner Digitalwert L vorgegeben werden. Wenn das zugeführte Zählergebnis des Zählers 33 kleiner als L. ist, wird der Vergleichsausgang B 7» A des einen Komparators "1", wenn dagegen, das Zählergebnis größer als L₂ wird, gibt der andere Komparator "1" ab. Beide Ausgänge werden über das UND-Glied an den Negativeingang des UND-Gliedes 37 gelegt Wenn das Zählergebnis W des Zählers 33 im Bereich von ^ >L₂ liegt, gilt die Schaltung als in Ordnung befindlich.

Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungen kann die Zählung der Impulse des Impulsgenerators 5 während jeder Periode oder jeweils während mehrerer Perioden des . Geschwindigkeitsimpulssignals RI erfolgen.

Falls ferner in der Generatorschaltung 4 ein Binärzähler mit ausreichender Kapazität benutzt wird, kann das den überlauf der Schaltung 4 verhindernde NAND-Glied 28 .mit zugeordneten Elementen fortgelassen werden.

Claims

PATENTANWÄLTE ""
TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER
Beim _Europ_ä,s.en Patentamt
Triftstrasse A₁ Artur-Ladebeck-Strasse 51
D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1
Case: F-24 26.
Juni 1981
Mü/Gdt/Tß
Nippon Air Brake Co., Ltd. 1-46 Wakinohama-kaigandori, Chuo-ku, Kobe-shi, Japan
Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades
Priorität: 27.
Juni 1980, Japan, No. 88193/1980
13. Juni 1981, Japan, Ser.Nr. ist noch nicht

bekannt

PATENTANSPRÜCHE

(T·) Anordnung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines Rades,
gekennzeichnet durch

- einen durch ein Geschwindigkeitssignal (RI), welches eine der Drehzahl des Rades proportionale Frequenz hat, ansteuerbaren Zähler (1),

- einen den Digitalausgang des Zählers mit einem vorgebbaren digitalen Bezugswert (M) vergleichenden Komparator (3;3') ,

- eine Generatorschaltung (4,4A,14,15,19,20,23,24) zur Errechnung eines der Paddrehzahl entsprechenden Digitalwertes auf der Grundlage des Komparator-Ausgangssignals, und

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- einen das digitale Ausgangssignal der Generatorschaltung aufnehmenden und seinerseits Impulse mit einer diesem digitalen Ausgangssignal proportionalen Frequenz erzeugenden Impulsgenerator (5), so daß die Ausgangssignale der Generatorschaltung durch einen Zähler während der Periode (T) des Geschwindigkeitssignals oder während eines auf diese Periode bezogenen Zeitintervalls gezählt und der Digitalausgang des Zählers in dem Komparator mit dem vorgebbaren digitalen Bezugswert verglichen werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung einen Aufwärts/Abwärtszähler (4) enthält, der aus einem Taktimpulsgeber Taktimpulse gegebener Frequenz - abhängig von dem Vergleichsausgang des !Comparators (3) - als Aufwärts- oder Abwärtsζählsignal bezieht.

3. Anordnunq nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zähler (1) und dem Komparator (3;3') eine das Aufwärtszählsignal oder das Abwärtsζählsignal aufnehmende Kompensationsschaltung (2) angeschlossen ist, um den Vergleichs-Eingangswert des Komparators an den digitalen Bezugswert (M) anzugleichen.

4. Anordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwärts/Abwärtszähler (4) die Taktimpulse in Abhängigkeit davon, ob das Vergleichs-Ausgangs signal des Komparators (3) kleiner oder größer als der gegebene digitale Bezugswert (M) ist, die Taktimpulse als Aufwärtszählsignal oder als Abwärtszählsignal bezieht.

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5. Anordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufwärts/Abwärtszähler (4) ein bestimmter Digitalwert (No) vor-eingegeben ist, welcher der kleinsten zu messenden Raddrehzahl entspricht, und daß eine zwischen dem Aufwärts/ Abwärtszähler und dem Taktimpulsgeber angeordnete Sperrschaltung (25,21,17,20) die als Abwärtszählsignal fungierenden Taktimpulse sperrt, falls die Raddrehzahl unter diese kleinste zu messende Drehzahl■absinkt.

6. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß di.e Sperrschaltung ein NOR-Glied (25) enthält, mit dessen Eingängen alle Ausgangsanschlüsse des Aufwärts/Abwärtszählers mit Ausnahme derjenigen, wo die Ausgangssignale bei dem Digitalwert (No) hochliegen, verbunden sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (2) einen Aufwärts/Abwärts zähler enthält, der den Digi>e talausgang des Zählers während jeder Periode des Raddrehzahlsignals oder während des darauf bezogenen Zeitintervalls festhält.

8. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (5) einen Taktimpulse gegebener Frequenz aufnehmenden Binärwertvervielfacher enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal aus einem Rechteckimpulssignal, welches durch Signalformung des Ausgangssignals eines Raddrehzahlfühlers entsteht, gebildet wird.

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10. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschaltung der Meßanordnung zu einem Zeitpunkt (t₁) der Aufwärts/ '. Abwärtszähler (4) auf einen gegebenen Digitalwert (No¹) vorgesetzt wird;

daß, wenn der Aufwärts/Abwärtszähler bis auf No abwärtszählt, die Sperrschaltung (25...) die als Abwärtszählsignal dienenden Taktimpulse gegenüber dem Aufwärts/Abwärtszähler zu einem Zeitpunkt t₂ sperrt; und

daß ferner eine Sicherheitsschaltung mit einem zweiten Zähler (33) und einem zweiten Komparator (34) vorhanden ist, deren zweiter Zähler nach Ein-.schaltung der Meßanordnung die Taktimpulse zwischen t₁ und t„, wenn der Aufwärts/Abwärtsζähler No erreicht, zählt, und der zweite Komparator das Zählergebnis des .zweiten Zählers mit einem gegebenen Digitalwert oder einem in ihm vorgegebenen Bereich vergleicht und bei Feststellung einer Ungleichheit zwischen beiden Werten ein Fehlersignal erzeugt.

11. Anordnung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraurrizwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ durch ein Flip-Flop (32) ermittelt wird.

12. Anordnung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop zum Zeitpunkt t₁ mit Einschaltung der Stromversorgung der Meßanordnung gesetzt und durch den Ausgang des NOR-Gliedes (25) rück-.gesetzt wird.

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13. Anordnung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Flip-Flop an den einen Eingang und der Taktimpulsgeber an den anderen Eingang eines UND-Gliedes (38) angeschlossen sind, dessen Ausgang dem zweiten Zähler zugeleitet wird.
14. Anordnung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Flip-Flop an den Anschluß (Om + D) für das Bit höchster Signifikanz (MSB) der Vergleichseingangsanschlüsse des ersten !Comparators (3¹) angeschlossen ist.