DE1928123C3 - Elektrische Gleitschutzvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Kondensators C₂ ist über die Leitung 10 mit einem

55 Widerstand Ri und zwei hintereinandergeschalteten

Dioden D% Dt zur Temperaturkompensation mit einem

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schmitt-Trigger verbunden, der aus den Transistoren Gleitschutzanordnung für ein mit einem Wechselstrom- T₄, Ά, den Widerständen Rw, Rw. /?i₂, Rm, /?i4, dem generator gekuppeltes Rad eines Fahrzeuges, wobei der Kondensator C₄ und der Diode Di in bekannter Wechselstromgenerator über eine Diodenschaltung 60 Schaltung zwischen einem Minus-Leiter 11 und einem einen mit einer ständig wirksamen, über einen ersten Plus-Leiter 12 einer nicht gezeigten Gleichspannungs-Widerstand geführten Entladungsstrccke verbundenen quelle besteht. Der Schmitt-Trigger steuert ein Relais Kondensator mit einer der Drehgeschwindigkeit des Re, das zwischen dem Kollektor des Transistors T₅ und Rades proportionalen Spannung auflädt, wobei von der dem Plus-Leiter 12 geschaltet ist und die Fahrzeug-Höhe des Entladungsstromes vom Wechselstromgene- 65 bremse beeinflußt. Der andere Ausgang 13 der rator zum Kondensator gesteuerte Schaltelemente zur Graetzschaltung ist an den Minus-Leiter 11 angeschlos-Überwachung der auf das Rad einwirkenden Brems- sen. Zwischen den beiden Ausgängen der Graetzschal-Uraft voreesehen sind und wobei an die Entladungs- tung 7 ist außerdem ein zweiter Kondensator Q

geschaltet Die Pluspole der Kondensatoren C₁ C₂ sind über eine Entladungsstrecke mit dem Minus-Leiter 11 verbunden. In der ständig wirksamen Entladungsstrecke befinden sich in bekannter Kollektor-Emitterschaltung zwei Transistoren 71 und T₂ sowie eine Widerstandsket- S te, bestehend aus einem ersten Wideretand R₁, einem zweiten Widerstand Ri und weiteien Widerständen R₂, R₄ und Ri- Die Höhe des regelbaren Widerstandes Ri wird je nach dem Verwendungszweck der Gleitschutzanordnung für ein Schienen- oder Kraftfahrzeug eingestellt. Der Widerstand /?, ist hier <:in NTC-Widerstand und dient zur Temperaturkompensation.

In der Entladungsstrecke befindet sich außerdem ein Transistor Ti in Kollektorschaltung, der im leitenden Zustand die Widerstände R₂. Ri, R_A und Af₅ kurz schließt. Die Basis des Transistors T"j liegt über einem Widerstand Ru am Minus-Leiter 11 und über Widerstände Λ15, Ris in der Leitung 9 am Plus-Leiter 12. Der Minuspol des Kondensators C₂ liegt über die Leitung 14 mit den in Reihe geschalteten Widersuinden R₇ und Af₈ am Minus-Leiter Zur Einstellung der Ansprechempfindlichkeit der C'ileitschutzanordnung ist der Widersland Rn regelbar ausgebildet. Der Minuspol des Kondensators Ci ist weiterhin über eine Leitung 15 mit dem Minuspol eines weiteren Kondensators Cj verbunden, dessen positiver Pol über einen Widerstand R,_b an die Leitung 19 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors Ti im über den Widerstand Afi₅ und einer Diode D₈ in der Leitung 16 an den Kollektor des Transistors T-, angeschlossen. In parallelen Leitungen 17. 18 /wischen dem Minus- und dem Plus-Leiter 11, 12 befindet sich einerseits eine Zenerdiode [X₁ und andererseits ein Kondensator C\ In die Plus-Leitung sind die Widerstände #19 und Rb eingeschaltet.

Die vom Wechselstromgenerator G kommende, der Geschwindigkeit des Fahrzeugrades proportionale Wechselspannung wird in der Gractzschüliung der Dioden Di. U₂. lh. O* gleichgerichtet. Die Kondensatoren G und C₂ weiden auf den Scheitelten der gleichgerichteten Halbwelten aufgeladen. Die AuIIadung des Kondensators C₂ erfolgt über die Widerstände R₇. Rs. Der Wechselstromgenerator G und die Kondensatoren C\. C₂ sind von einem konstanten, spannungsabhängigen Strom belastet, der über die Kollektor-Emilterstrecke des Transistors Tj und die Widerstände Rt-R^ fließt. Der an den Widerstanden R, - /?', hervorgerufene Spannungsabfall steuert die Basis des Transistors T₂ derart, daß der von der Plus I ellung über den Widerstand /?(,, die Kollektor-Eniitterstrecke des Transistors T\ und die Widerstände Rt - R·, fließende Steuerstrom auf einen konstanten, von der gleichgerichteten Spannung des Generators G unabhängigen Wert begrenzt wird. Im Ruhezustand der Gleilschutzanordnung wird bei leitendem Transistor 7₁ die Höhe des Entladungsstromes nur von dem ersten Widerstand Rt und den Kollektor- Emitterspannungen der Transistoren 71 und Ti bestimmt. Der Strom muß so hoch gewählt werden, daß beim Drchzahleinbruch des Rades die Entladung der Kondensatoren Ci und C₂ über die Entladungsstrecke diesem sofort folgt und ein schneller Aufbau der differenzierten Spannung an den Widerständen Af?, Rn gewährleistet ist. Bei gesperrtem Transistor Tj wird die Entladung von den zum Widerstand R] in Serie geschalteten, den zweiten Widerstand Ri mitumfassenden Widersländen R₂-R',^ milbestimmt. )e nach der Einstellung des /weilen Widerstandes R\ verläuft die Entladungskennlinie wesentlich flacher als bei !eilendem Transistor 7~j, so daß sich die Ansprechzeit der Gleitschutzanordnung auf die Tiefe des Drehzahleinbruches beim Gleiten abstimmen läßt.

Der Transistor 7j wird vom Schmitt-Trigger gesteuert, !m Ruhezustand der Gleitschutzanordnung trhält die Basis vom Transistor T₄ über die Widerstände RtD, Ra einen positiven Steuerstrom, durch den seine Kollektor-Emitterstrecke leitend wird und dadurch der Transistor T=, gesperrt wird. Wird an dem Widerstand R* eine negative Spannung angelegt, so wird über die Dioden D%, D_b der von der Plus-Leitung über die Widerstände Afio, /?n fließende Basisstrom kompensiert und der Transistor T* gesperrt. Damit fließt von der Plus-Leitung 12 über die Widerstände Rt₂. Rti der Steuerstrom zur Basis des Transistors TV wodurch dieser leitend wird. Der Übergang vom sperrenden /um leitenden Transistor Tierfolgt auf Grund des bekannten Schmitt-Trigger-Effektes mit den gemeinsamen Emitterbauelementen, das heißt, dem Widerstand Ru und der Diode Dj lawinenartig. Bei leitendem Transistor T-, spricht das Relais Aft.· an. das über ein nicht gezeigtes Magnetventil die Bremse löst. Ist der Transistor 7-, im Ruhezustand der Gleiischutzanordnung gesperrt, dann liegt an der Kathode der Diode /^jdie Betnebssp.r nung als Sperrspannung an. Is fließt ein Steuerstrom \uii der Plus-Le.iung !2 über die Widerstände Rm. Af ι-, /ur Basis vom Transistor 7j. Der Transistor Tj wird leitend und schließt die Widerstände Af ₂ - Af 5 kurz. Bei !eilendem Transistor 7, Hießt der Strom von der Plus-Leiiung 12 über die Widerstände Afm, die Diode Du- den Transistor T-,. die Diode D? und den Widerstand Af_;< nach der Minus-Leitung 11 Der Transistor 7"j wird dabei über den Widerstand Ru gesperrt.

Über den Widerstand /?is fließt der gesamte Sehaltstrom und ein zusätzlicher Stabilisieningssirom der Zenerdiode IX₁. Der Zenerstrom ist so ausgelegt daß die Betriebsspannung bei Schwankungen von /. 15. ±30% der Versorgungsspannung aus der mehl gezeigten Gleichspannungsquelle noch genügend stabil bleibt. Der Kondensator ( \ glättet plötzlich auftretende Spannungsspit/en.

Tritt am Rad und damit auch am Wechselstromgene ralor G eine Drehzahlverzögeruiig auf, dann wird die Spannung an den beiden Kondensatoren Ci und C₂ über die 1 ntladungsstrecke mit den Transistoren /Ί und /„> ebenfalls abgebaut. An den Widerständen Ri und It wird ein negativer Spannungsabfall (Differenzierung) hervorgerufen, der der Verzögerung des Rades entspricht.

Damn die Entladung der Radverzögeriing folgen kann, lsi die Lntladungskennlinie durch den Widerstand Afi je nach lahrzeugart sehr steil gelegt Zum Beispiel beträgt die Entladungs/.cit für Schienenfahrzeuge ca. 5 see und für Lastlahr/euge ca. 1.5 see.

Übersteigt nun die Verzögerung und damit der Spannungsabfall an den Widerständen R₇ und Rh einen bestimmten mil dem Widerstand Rg einstellbaren Wert, so schaltet der Schmitt-Trigger und das Relais Rc wird zum Ansprechen gebracht, wodurch die Bremse gelöst wird. Das nicht mehr gebremste Fahrzeugrad wird somit wieder beschleunigt. Da beim Ansprechen des Schmitt-Triggers der Transistor T₁ sperrt, wird der Entladestrom der Kondensatoren Ci und C auf einen mit dem Widerstand Afj einstellbaren Wen umgeschaltet.

Die im Ruhezusland der Gleitschutzanordnung von dem Widerstand Af 1 und den Kollektor-Emitterspannungen der Ti ansisioren 7'i, 7Ί bestimmte, sehr steil gelegte

Enlladungskcnnlinie wird demnach beim Ansprechen der Glcitschutzanordnung durch Sperrung des Transistors 7"j und Zuschaltung der Widerstände Ri — R^ in die Entladungsslrecke in bestimmter Weise in eine flachere Lage abgeknickt. Die Höhe des einstellbaren Wider-Standes Rt ist so gewählt, daß die an den Kondensatoren Ο und C; befindliche, der Geschwindigkeit des Rades im Moment des Drchzahleinbruchcs proportionale Spannung nur noch so langsam abgebaut wird, daß das wiedcrbcschleunigtc Rad erst bei Erreichen der Fahrzcuggcschwindigkeit den Schmitt-Trigger wieder zurückschaltet, um die Wicdereinbremsung des Fahrzeuges einzuleiten.

Schaltet der Schmitt-Trigger in seine Ruhelage zurück, dann wird der Entladestrom auf Grund des leitenden Transistors 7j schlagartig wieder erhöht. Da der Wechselstromgenerator G dadurch stärker belastet wird, bricht die Spannung an den Kondensatoren Ci. C?

sprunghaft um einen geringen Betrag zusammen. Die Folge ist. daß die differenzierte Spannung an den Widerständen Rj und /?« einen Spannungssprung erleidet, der eine Verzögerung des Rades simuliert und /um unberechtigten Ansprechen des Schmitt-Triggers führen würde. Um einen derartigen Spannungssprung zu vermeiden, muß der beim Schalten des Transistors T] entstehende Impuls kompensiert werden. Dies geschieht dadurch, daß gleichzeitig mit dem Lciiendwcrden des Transistors Ti der Kondensator Cj über die Widerstände R\n und R\b von der Plus-Leitung 12 eine Spannung erhält und sich über die Widerstände R^ und Rs auflädt. Dabei ruft der Kondensator C3 an diesen Widerständen einen positiven Spannungsimpuls hervor, der dem Spannungsimpuls der Kondensatoren C\ und C2 cntgcgcngcrichiei ist und ihn kompensiert. Ein Anziehen des Relais auf Grund der Belastungsschwankungen wird auf diese Weise vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

strecke ein elektronischer Schalter angeschlossen ist Patentansprüche- Eine Gleitschutzvorrichtung der vorstehenden Art ist ratentansprucne. . , ,. „T_ps ,, 7924i bekanntgeworden. Bei dieser

1. Elektronische Gleitschutzanordnung für ein mit Gleitschutzvorrichtung ist der elektronische Schalter in

einem Wechselstromgenerator gekuppeltes Rad 5 die Stromversorgungsleitung zumindest eines Teiles der

eines Fahrzeuges, wobei der Wechselstromgenera- Gleitschutzvorrichtung derart eingeordnet, daß be, tor über eine Diodenscbaltung einen mit einer geöffnetem Schalter und damit unterbrochener St-om-

ständig wirksamen, über einen ersten Widerstand Versorgung die Gleitschutzvorrichtung; s iUgelegt bzw.

geführten Entladungsstrecke verbundenen Konden- ausgeschaltet ist. Der elektrische Schalter ,st herbe,

sator mit einer der Drehgeschwindigkeit des Rades <° von der am Kondensator anstehenden, im wesentlichen

proportionalen Spannung auflädt, wobei von der geschwindigkeitsabhäng.gen Spannung so gesteuert.

Höhe des Entladungsstromes vom Wechselstrom- daß er nur bei Unterschreiten einer bestimmten,

generator zum Kondensator gesteuerte Schaltele- niedrigen Fahrgeschwindigkeit geöffnet, die Gle.t-

mente zur Überwachung der auf das Rad einwirken- schutzvorrichtung also nur bei höherer Fahrgeschw.n-

den Bremskraft vorgesehen sind und wobei an die 15 digkeit wirksam ist.

Entladungsstrecke ein elektronischer Schalter ange- Aufgabe der Erfindung ist es eine Gleitschutzanord-

schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, nung der bekannten Art anzugeben, deren Ansprechzeit

daß der in die Entladungsstrecke eingeordnete sich derart verkürzen läßt, daß sie nicht nur für

elektronische Schalter (Transistor T₃) beim Anspre- Schienenfahrzeuge, sondern wahlweise fur Schienen-

chen der Gleitschutzanordnung einen den Enth- 20 und für Kraftfahrzeuge gleich gut verwendbar ist. Dabei

dungsvorgang zeitlich verzögernden, zweiten soll die Einwirkzeit der Gle.tschutzanordnung jeweils

Widerstand (R₃) in Serie zum ersten Widerstand (A₁) dem Haftwert der Fahrbahn selbsttätig anpaßbar sein.

in die Entladungsstrecke einschaltet, wobei BeIa- Weiterhin soll der schaltungstecnmsche Aufwand

stungsschwankungen beim Schalten des elektroni- möglichst gering gehalten sein, um dadurch die

sehen Schalters (Transistor T₃) durch einen Konden- 25 Funktionssicherheit und die Temperaturstabilitat wen-

sator (C₃) unterdrückt werden, der mit dem mit der gehend zu erhöhen.

ständig wirksamen Entladungsstrecke in Verbindung Diese Aufgabe wird erfindungsgeinaL in der Weise

stehenden Kondensator (C₂) in Reihe geschaltet ist. gelöst, daß der in die Entladungsstrecke eingeordnete

2. Elektronische Gleitschutzanordnung nach An- elektronische Schalter beim Ansprechen der Gleitspruch 1, wobei /um wenigstens annähernden 30 schutzanordnung einen den Entiadungsvorgang zeitlich Konstanthalten der Höhe des Entladungsstromes verzögernden /weiten Widerstand in Serie zum ersten auf einen fest einstellbaren Wert unabhängig von Widerstand in die Entladungsstrecke einschaltet, wobei der Höhe der Spannung am Kondensator in die Belastungsschwankungen beim Schalten des elektroni-Entladungsstrecke ein in seiner Leitfähigkeit von der sehen Schalters durch einen Kondensator unterdrückt Höhe des Entladungsstromes abhängig gesteuerter 35 werden, der mit dem mit dci ständig wirksamen erster Transistor in Kollektorschaltung eingeschal- Entladungsstrecke in Verbindung stehenden Kondcnsatet ist. dessen Basisspannung von einem zweiten tor in Reihe geschaltet ist.

Transistor in Emitterschaltung gesteuert wird und Vorteilhafte Ausführungen nach der Erfindung

die Basisspannung des zweiten Transistors von der können den Merkmalen der Unteransprüche cntnom-

Emitterspannung des ersten Transistors gesteuert 40 men werden.

ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische In der Zeichnung ist die Schaltung eines Ausführungs-Schalter (Transistor T₃) von einem Schmitt-Trigger beispieles einer nach der Erfindung ausgebildeten (T₄, T₅) gesteuert ist, der ein die Gleitschutzanord- elektronischen Gleitschutzanordnung dargestellt, nung schaltendes Relais (Re) steuert. Die Glekschutzanordnung weist einen mit dem nicht

3. Elektronische Gleitschutzanordnung nach den 45 dargestellten Rad gekuppelten Wechselstromgenerator Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 6 auf. der eine Wechselspannung von einer der die Entladungsstrecke mit einer Temperaturkom- Drehzahl des Rades proportionalen Höhe und Frequenz pensat ion (K₅) versehen ist. liefert. Die Pole 1 und 2 des Wechselstromgenerator

4. Elektronische Gleitschutzanordnung nach den sind über Leiter 3 und 4 mit Eingängen 5 und 6 einer Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß 5° Graetzschaltung 7 mit vier Dioden D_u D₂. D₁, D₄ parallel zur Entladungsstrecke ein Siebkondensator verbunden. Der eine Ausgang 8 der Graetzschaltung 7 (Q) geschaltet ist. ist über eine Leitung 9 an den positiven Pol eines

Kondensators C₂ angeschlossen. Der negative Pol des