DE19604058A1 - Antiblockier-Bremssystem (ABS) für Straßenfahrzeuge - Google Patents
Antiblockier-Bremssystem (ABS) für StraßenfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antiblockier-Bremssystem
(ABS) für Straßenfahrzeuge und betrifft insbesondere das
Problem der Reduktion des Geräusches, das von den ABS-
Pumpenmotoren erzeugt wird, nachdem das ABS abgeschaltet
wurde.
ABS-Systeme funktionieren derart, daß sie auf einen
drohenden Zustand des Blockierens/Gleitens eines speziellen
Rades reagieren, indem sie den Betätigungsdruck, der auf die
diesem Rad zugeordnete Bremse ausgeübt wird, reduzieren
(absenken) und später diesen Druck wiederum anlegen, wenn
die Tendenz dieses Rades zu blockieren reduziert ist.
Derartige ABS-Systeme werden durch eine dedizierte
elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert, die durch die
Batterie/Lichtmaschine des Fahrzeugs mit Strom versorgt
wird. Das System schließt die Steuerung von Solenoidventilen
ein, die in der Hydraulikversorgung der
Bremsbetätigungselemente an den einzelnen Achsen oder Rädern
angeordnet sind, wobei Hydraulikflüssigkeit von einer durch
einen Elektromotor angetriebenen Hydraulikpumpe zu den
Solenoidventilen geliefert wird.
Antiblockier-Bremssysteme, die das zuvor beschriebene
"Absenken und Pumpen"-Prinzip verwenden, machen es
erforderlich, daß der elektrische Pumpenmotor nach dem
Auslösen des letzten Solenoids für eine kurze Zeitdauer
weiter betrieben wird. Die Zeitdauer, in der der Motor
weiterläuft, muß lang genug sein, um die
Niedrigdruck/Expansionskammern des Absenksolenoids zu
leeren. Nachdem der Pumpenmotor diesen Vorgang beendet hat,
wird er abgeschaltet und kann in einen Ruhezustand
übergehen.
Das Ergebnis ist, daß die Zeitdauer, die der Motor
benötigt, um in seinen Ruhezustand zu gelangen, nachdem er
abgeschaltet wurde, länger ist als die Zeitdauer, in der der
Motor tatsächlich Arbeit verrichtet, wodurch die Zeit und
somit das Geräusch, das der Fahrer bzw. die Insassen am Ende
eines ABS-Zyklus hören, beträchtlich verlängert
(möglicherweise mehr als verdoppelt) wird. Das
Pumpengeräusch und die anschließenden Komforteinbußen für
Fahrer bzw. Insassen treten hauptsächlich am Ende eines
Anhaltevorgangs auf, wenn das Fahrzeug zum Stillstand
gekommen ist und die anderen "Straßen- bzw. Fahrgeräusche"
aufgehört haben.
Es ist nicht möglich, die Zeit vor dem Abschalten des
Motors zu verkürzen, da garantiert sein muß, daß die
Niederdruck-Expansionskammern entleert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das vorgenannte
Problem des fortdauernden Geräusches dadurch gemildert, daß
der Motor so schnell wie möglich angehalten wird, nachdem
das Pumpen beendet wurde.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch
erreicht, daß der Pumpenmotor während der Weiterlauf- bzw.
Nachlaufphase einer elektrischen Last ausgesetzt wird, die
auf den Rotor des Motors ein zusätzliches Bremsmoment
erzeugt, um dazu beizutragen, diesen schnell zum Stillstand
zu bringen.
In einer Ausführungsform ist eine Seite des Motors
permanent geerdet bzw. mit Masse verbunden und die andere
Seite ist in Reihenschaltung mit einem Schalter angeordnet,
der durch eine elektrische Steuereinheit des ABS-Systems
gesteuert wird, wobei ein Schließen des Schalters die andere
Seite des Motors mit einer Stromversorgung verbindet und
wobei die andere Seite des Motors so angeordnet ist, daß sie
ebenfalls mit Masse verbunden ist, wenn der Schalter
geöffnet ist, um den Motor von der Stromversorgung zu
trennen.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß
der Schalter doppel- bzw. zweipolig ist, wobei ein
bewegbarer Schalterkontakt in einer Schaltstellung eine
Seite des Motors mit der Stromversorgung verbindet und in
einer anderen Schaltstellung mit Masse.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele beispielhaft unter Bezug auf die
beigefügte Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 eine schematische Darstellung der grundsätzlichen
hydraulischen und elektrischen Anordnung eines typischen
ABS-Bremssystems ist, auf das die Erfindung angewandt werden
kann;
Fig. 2 eine schematische, teilweise im Schnitt gehaltene
Darstellung eines typischen konventionellen Druckmodulators
und eines einzelnen Steuerkanals ist;
Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm eines
konventionellen Pumpenmotorsteuersystems ist;
Fig. 4 ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform eines
Pumpenmotorsteuersystems ist;
Fig. 5 ein Schaltkreisdiagram eines
Pumpenmotorsteuersystems gemäß der Erfindung ist mit einer
Überwachungsmöglichkeit zum Bereitstellen einer Warnung für
den Fall, daß bei der Motorsteuerung ein Fehler vorliegt;
Fig. 6 eine detaillierte Darstellung ist, die eine
Alternative zu einem Teil des Systems nach Fig. 5 ist; und
Fig. 7 und 8 Kurven der Motordrehzahl über der Zeit für
das bekannte Motorsteuersystem nach Fig. 3 bzw. das neue
System nach Fig. 4 sind.
In Fig. 1 ist in sehr schematischer Weise das
Bremssystem eines Fahrzeugs mit vier Rädern 114 dargestellt,
zwei Vorderrädern 114a, 114b und zwei Hinterräder 114c und
114d. Das System weist seiner Art nach eine X-Aufteilung auf
mit unabhängigen Hydraulikkreisen, wobei der erste Kreis
107a (schwarz) die Bremsen 105a, 105d des vorderen
abgewandten und des hinteren zugewandten Rades und der
zweite Kreis 107b die Bremsen 105b, 105c des vorderen
zugewandten und des hinteren abgewandten Rades betätigt. Ein
Bremspedal (nicht gezeigt) ist mechanisch mit dem
Betätigungskolben 120 eines Zweikreishauptzylinders 101
verbunden. Der Hauptzylinder 101 ist mit einem eine Vielzahl
von Steuerkanälen 113 mit Steuerventilen 103 aufweisenden
Modulator 102 verbunden, der durch Steuerleitungen 104 mit
einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 108 verbunden ist,
wobei die Steuerventile 103 die Verbindung zwischen dem
Hauptzylinder 101 und den Bremsbetätigungselementen 105
steuern kann, die die Räder 114 steuern bzw. kontrollieren.
Die Drehzahl jedes Rads 114 wird individuell durch
Raddrehzahlsensoren 106a-106d erfaßt, die mit der ECU 108
verbunden sind, die die Steuerventile 103 des Modulators 102
in Abhängigkeit von Signalen steuern kann, die von den
Raddrehzahlsensoren 106 empfangen werden.
Die ECU 108 wird von einem
Batterie/Lichtmaschinenschaltkreis 109 des Fahrzeugs über
einen Zündschalter 110 mit Strom versorgt. Der
Batterie/Lichtmaschinenschaltkreis 109 liefert zudem Strom
zu dem Modulatorpumpenmotor 111 über ein Servoventil 112,
das von Signalen gesteuert wird, die von der ECU 108 erzeugt
werden. Sollte die ECU 108 feststellen, daß ein bestimmter
Fehler aufgetreten ist, so wird eine Fehlerwarnanzeige
(Warnlampe) 115 aktiviert.
In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines
Modulators 102 dargestellt, die den Aufbau eines einzelnen
Steuerkanals 113 zeigt. Für äquivalente Komponenten wurden
die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Fig. 2
zeigt die ECU 108, die Signale von einem einzelnen
Raddrehzahlsensor 106 empfängt, der die Drehgeschwindigkeit
eines von einem Bremsbetätigungselement 105 gebremsten Rades
114 erfaßt.
Der Hauptzylinder 101 führt Flüssigkeit zu dem
Bremsbetätigungselement 105 über den Modulator 102, der
zumindest einen Steuerkanal 113 aufweist, welcher
beispielsweise aus einem Durchflußventil 132 und einem
solenoidgesteuerten Ablaßventil 131 besteht. Alternativ
könnte der Steuerkanal durch zwei solenoidgesteuerte Ventile
der bekannten Einlaß- und Absenkkonfiguration gebildet
werden.
Ein elektrisch betriebener Pumpenmotor 111 ist dazu
ausgelegt, eine Pumpe 135 anzutreiben, um Flüssigkeit, die
durch Öffnen des Absenkventils 131 von der Bremse abgelassen
wurde, von einem Niederdruckspeicher oder von einer
Expansionskammer 133 zurückzuführen, um die von dem
Bremsbetätigungselement 105 abgelassene Flüssigkeit zurück
zum Hauptzylinder 101 zurückzuleiten zur gesteuerten
Wiederbetätigung der Bremse durch den Steuerkanal 113.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 3 ist bei
konventionellen Anordnungen der Steuerung des Pumpenmotors
111 (gewöhnlich ein Permanentmagnetmotor) eine Seite dieses
Pumpenmotors einfach in Reihe mit einem solenoidgesteuerten
Servoschalter 10 und einer Stromversorgung 12 verbunden und
die andere Seite ist mit Erde bzw. Masse verbunden
(Fahrzeugchassis). Der Ein/Aus-Zustand des Solenoidschalters
10 wird durch ein Solenoid 14 gesteuert, das von der
elektronischen Steuereinheit (ECU) 108 des ABS selektiv
erregt wird.
Fig. 4 zeigt den Schaltkreis von Fig. 3 gemäß einer
Ausführungsform des Steuersystems der Erfindung modifiziert.
In dem System nach Fig. 4, bei dem gleiche Komponenten die
gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 aufweisen, wird ein
modifizierter, zweipoliger Schalter 10a verwendet, durch
den, wenn sich der Schalter 10a in seiner Motor-AUS-Stellung
befindet, der Schalterkontakt und somit die normalerweise
nicht mit Masse verbundene Seite des Motors 111 mit Masse
(Chassis) über eine Leitung 17 verbunden ist. Dadurch, daß
der Motor somit gegenüber Masse kurzgeschaltet wird, wenn er
ausgeschaltet ist, hält er schneller an, als wenn er einfach
offen geschaltet ist, was sich daraus ergibt, daß beim
Nachlaufen (Freilaufen) der Motor wie ein Generator wirkt,
wenn der Masseschaltkreis geschlossen ist, so daß sein
"Rotor" dann eine elektrische Last bzw. ein Bremsmoment
erfährt als Ergebnis der entgegengesetzten Kräfte, die in
seinem Rotor und Stator erzeugt werden.
Fig. 7 zeigt eine typische Kurve einer
Pumpenmotordrehzahl über der Zeit für einen konventionellen
Steuerschaltkreis der Art, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, und
Fig. 8 zeigt eine typische Kurve einer Pumpenmotordrehzahl
über der Zeit für einen Steuerschaltkreis gemäß der
Erfindung. In diesem Beispiel beträgt die Zeit, die der
Pumpenmotor bei dem konventionellen System zum Anhalten
benötigt, 100 ms, während durch Verwendung der Erfindung die
Zeit auf 64 ms reduziert wird. Dies ist lediglich ein
Beispiel der erreichbaren Vorteile und in der Praxis sind
prozentual deutlich höhere Zeitverkürzungen möglich.
In Fig. 5 ist eine Weiterentwicklung des Schaltkreises
nach Fig. 4 gezeigt, die es ermöglicht eine Warnung zu
erzeugen, wenn bestimmte Fehler auftreten.
Ein Widerstand 20 niedrigen Werts wird in Reihe mit der
permanent mit Masse verbundenen Seite des Motors 111
verbunden und die Spannung über diesen Widerstand 20 wird
durch einen Verstärker 22 überwacht, um ein für den
vorliegenden Motorstrom repräsentatives Signal
bereitzustellen. Der Ausgang des Verstärkers 22 wird in
einem Komparator 24 mit einer niedrigen/Nullspannung
verglichen, um einen Hochausgang von dem Komparator 24 für
den Fall zu liefern, daß die Motorspannung und somit der
Strom größer ist als die Niedrig/Nullspannung. Der Ausgang
des Komparators 24 steuert einen ersten Schalter 26, der mit
einem "Zählstop"-Eingang eines Zeitschalters 28 verbunden
ist. Der Zeitschalter 28 ist ebenfalls über einen zweiten
Schalter 30 und einen Inverter bzw. Konverter 32 mit dem
Solenoid 14 derart verbunden, daß der Inverter bzw.
Konverter ein Hochsignal an den Schalter 30 abgibt, das dazu
verwendet wird, das Zählen des Zeitschalters 28 zu starten,
wenn der Solenoid ausgeschaltet wird, entsprechend dem
Trennen des Motors von der Stromversorgung 12 durch den
Schalter 10a. Der Zählausgang des Zeitschalters 28 wird in
einem zweiten Komparator 34 mit einem Signal X verglichen,
das eine vorbestimmte oder vorgeschriebene Zeit darstellt,
wodurch der Komparator 34 ein Eingangssignal an die ECU 108
über eine Leitung 36 liefert, wenn das vorstehende System
ermittelt, daß die Zeit, die der Motor benötigt, um zum
Stillstand zu gelangen (Nullausgang des Verstärkers 22) die
vorbestimmte/vorgeschriebene Zeit, die durch das Signal X
repräsentiert wird, überschreitet.
Das vorstehende System nach Fig. 5 gibt ein Warnsignal
aus, wenn die Nachlaufzeit des Motors den an den Komparator
34 angelegten vorbestimmten Wert X überschreitet. Dies würde
eine Anzeige dafür liefern, daß beispielsweise die
Schalterkontakte 10a oder der Schaltmechanismus, der die
elektrische Last an den Motor anlegt, nicht korrekt
einschaltet und die Motornachlaufzeit zu lang ist. Es kann
jedoch ebenfalls oder alternativ nützlich sein,
festzustellen, daß die Motornachlaufzeit unterhalb eines
vorbestimmten Werts liegt, um eine Anzeige beispielsweise
dafür zu erhalten, daß der Motor selbst anfängt
festzufressen oder daß die motorgetriebene Pumpe einer
hydraulischen Last ausgesetzt ist. Das System kann somit
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals beinhalten,
wenn die Zeit, die der zum Anhalten Motor benötigt,
außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder geringer
als ein vorbestimmter Wert ist. Eine mögliche Art und Weise,
in der eine solche Einrichtung konfiguriert sein könnte, ist
in Fig. 6 gezeigt, bei der der Komparator 34 von Fig. 5
durch zwei Komparatoren 34a, 34b ersetzt ist, so daß der
Komparator 34a auf Eingang B < Eingang A anspricht und der
Komparator 34b auf Eingang B < Eingang A anspricht, wobei
Eingang A des Komparators 34a mit einem unteren
vorbestimmten Grenzwert Y und Eingang A von Komparator 34b
mit einem oberen vorbestimmten Grenzwert X verbunden ist.
Claims (8)
1. Antiblockier-Bremssystem für ein Straßenfahrzeug des
Typs, der derart funktioniert, daß als Reaktion auf einen
drohenden Radblockier-/Gleitzustand bei einem bestimmten Rad
der Betätigungsdruck, der an ein Bremsbetätigungselement an
der diesem Rad zugeordneten Bremse angelegt ist, reduziert
wird und der Druck später wieder angelegt wird, wenn die
Tendenz dieses Rades zu blockieren reduziert ist, wobei das
System von einer elektronischen Steuereinrichtung (108)
gesteuert wird und mehrere Solenoidventile (131) beinhaltet,
die in der Hydraulikversorgung der Bremsbetätigungselemente
(105) an den individuellen Rädern oder Achsen angeordnet
sind, wobei Hydraulikflüssigkeit von einer durch einen
Elektromotor (111) angetriebenen Hydraulikpumpe (135) zu den
Solenoidventilen (131) geliefert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das System eine Einrichtung (10a, 17) beinhaltet,
durch die bewirkt wird, daß die Drehung des Elektromotors
(111) schnell angehalten wird, nachdem das Pumpen beendet
ist.
2. Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 1, wobei die
Motoranhalteeinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie
bewirkt, daß die Pumpe während ihrer Nachlaufphase einer
elektrischen Last ausgesetzt ist, wodurch ein zusätzliches
Bremsmoment an dem Rotor des Motors erzeugt wird um dazu
beizutragen, diesen schnell zum Stillstand zu bringen.
3. Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 2, wobei eine
Seite des Motors (111) permanent mit Masse verbunden und die
andere Seite in Reihenschaltung mit einem Schalter (10a)
angeordnet ist, der durch die elektrische Steuereinrichtung
(108) gesteuert wird, wobei ein Schließen des letztgenannten
Schalters die andere Seite des Motors (111) mit einer
Stromversorgung (12) verbindet und wobei die andere Seite
des Motors (111) so ausgelegt ist, daß sie ebenfalls mit
Masse verbunden ist, wenn der Schalter (10a) geöffnet ist,
um den Motor von der Stromversorgung zu trennen.
4. Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 3, wobei der
Schalter (10a) zweipolig ist, wobei ein bewegbarer
Schaltkontakt die eine Seite des Motors in einer
Schaltstellung mit der Stromversorgung verbindet und in der
anderen Schaltstellung mit Masse.
5. Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 4, umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines
Warnsignals, wenn die Zeit, die benötigt wird, damit der
Motor zum Stillstand gelangt, außerhalb eines vorbestimmten
Bereichs liegt.
6. Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 4, umfassen eine Einrichtung zum Erzeugen eines
Warnsignals, wenn die Zeit, die der Motor benötigt, um zum
Stillstand zu kommen, geringer ist als ein vorbestimmter
Wert.
7. Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 4, umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines
Warnsignals, wenn die Zeit, die der Motor benötigt, um zum
Stillstand zu kommen, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
8. Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 7, soweit
dieser von Anspruch 3 oder 4 abhängt, wobei die Einrichtung
zum Erzeugen eines Warnsignals eine Einrichtung (22), die
ein den Motorstrom repräsentierendes Signal erzeugt, einen
Zeitschalter (28), der so ausgelegt ist, daß er gestartet
wird, wenn der Schalter (10a) geöffnet wird, um den Motor
(111) von der Stromversorgung zu trennen, eine Einrichtung
(24, 26), die auf das Motorstromsignal anspricht, um ein
Signal zum Anhalten des Zeitschalters zu erzeugen, wenn das
Motorstromsignal Null ist, und eine Einrichtung (34) zum
Erzeugen des Warnsignals umfaßt, wenn die Zählung des
Zeitschalters einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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