DE19957713A1

DE19957713A1 - Hydraulikbremssystem

Info

Publication number: DE19957713A1
Application number: DE19957713A
Authority: DE
Inventors: Masanori Hirose
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: GB2344390A; JP3284985B2; JP2000168545A; US6315369B1; GB9927199D0; DE19957713B4; GB2344390B

Abstract

Beschrieben wird ein hydraulisch betätigbares Bremssystem mit einer Hydraulikpumpe (16), welche von einem Elektromotor betrieben wird und einer Motorsteuervorrichtung (30), welche mit dem Elektromotor verbunden ist und einen an den Elektromotor (18) anzulegenden elektrischen Strom steuert, und zwar mittels Pulsweitenmodulation, so daß eine PWM-Frequenz, mit der der elektrische Strom durch Pulsweitenmodulation gesteuert wird, auf einen relativ hohen Wert höher als eine obere Hörbarkeitsgrenze gesetzt wird, wenn das Bremssystem in einen normalen Bremsbetrieb versetzt ist, während dem die Erzeugung eines Betriebsgeräusches des Bremssystems nicht erlaubt ist und auf einen relativ niedrigen Wert gesetzt ist, der nicht höher als die obere Hörbarkeitsgrenze ist, wenn das Bremssystem in einem geräuscherlaubenden Betrieb ist, während dem die Erzeugung von Betriebsgeräuschen erlaubt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikbrems system oder hydraulikbetätigtes Bremssystem mit einer Hy draulikpumpe, welche von einem Elektromotor betrieben wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Hydrau likbremssystem, bei dem die PWM-Frequenz (pulsweitenmodu lierte Frequenz) für die Pumpenmotorsteuerung bei bestimm ten Bremsbedingungen unter eine obere Hörbarkeitsgrenze ab gesenkt wird.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung Nr. 10-343773 vom 03. De zember 1998; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird voll inhaltlich Bezug genommen.

Ein Beispiel eines hydraulisch betätigten Bremssystems des in Frage kommenden Typs ist in der Japanischen Patent anmeldung Nr. 10-243036 der gleichen Anmelderin beschrie ben. Dieses Bremssystem beinhaltet wenigstens einen Rad bremszylinder, der von einem unter Druck stehenden Fluid betätigt wird, um wenigstens ein Fahrzeugrad abzubremsen, eine Hydraulikpumpe zur Lieferung des unter Druck stehenden Fluides zu dem Radbremszylinder, einen Elektromotor zum Be trieb der Hydraulikpumpe und eine Motorsteuervorrichtung zur Steuerung eines an den Elektromotor angelegten elektri schen Stromes. Bei diesem Bremssystem wird der Fluiddruck im Radbremszylinder durch Steuerung der Menge oder Größe des elektrischen Stromes für den Elektromotor gesteuert. Die Menge an elektrischem Strom, welche dem Elektromotor zugeführt wird, wird erhöht, um die Ausgangsleistung des Elektromotors zu erhöhen, wenn der benötigte Fluiddruck im Radbremszylinder oder die benötigte Anstiegsrate des Fluid druckes relativ hoch ist, um beispielsweise ein Fahrzeugrad abrupt abzubremsen.

Ein übliches Verfahren zur Steuerung der Menge von elektrischem Strom für einen Elektromotor ist die PWM- Steuerung (PWM = pulse width modulation = Pulsweitenmodula tion). Bei der BWM-Steuerung wird ein kontaktloses Schalt element in der Motorsteuervorrichtung abwechselnd mit einem bestimmten gesteuerten Zyklus oder Taktverhältnis ein- und ausgeschaltet, um die dem Elektromotor zuzuführende Menge an elektrischem Strom zu steuern. Das Taktverhältnis ist ein Verhältnis der Ein-Zeit, während der das Schaltelement eingeschaltet ist zu der Zykluszeit, welche eine Summe der Ein- und Auszeiten ist. Die Menge an elektrischem Strom, welche dem Elektromotor zugeführt wird, wird mit wachsendem Taktverhältnis angehoben. Zur Minimierung von Betriebsge räuschen des Elektromotors ist es allgemein bekannt, daß die Schaltfrequenz des Schaltelementes (d. h. die PWM-Steu erfrequenz) wünschenswerterweise höher als die obere Grenze des Hörbarkeitsbereiches ist, d. h. höher als die obere Hör barkeitsgrenze. Es ist auch bekannt, daß die von dem Schaltvorgang des Schaltelementes erzeugte Wärme mit An wachsen des Taktverhältnisses und einem Anwachsen der Schaltfrequenz anwächst, so daß die zu erwartende Lebens dauer des Schaltelementes mit einem Absenken der erzeugten Wärmemenge verlängert werden kann.

Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydraulikbremssystem zu schaffen, welches eine Hydrau likpumpe beinhaltet, die von einem Elektromotor betrieben wird, und welches verringerte Betriebsgeräusche und eine verlängerte Lebensdauer hat.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, wobei die Unteran sprüche vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungsfor men zum Inhalt haben.

Erfindungsgemäß wird demnach ein hydraulisch betätigtes Bremssystem geschaffen mit einer Hydraulikpumpe, welche von einem Elektromotor betrieben wird, gekennzeichnet durch: eine Motorsteuervorrichtung, welche mit dem Elektromotor verbunden ist und einen dem Elektromotor zuzuführenden elektrischen Strom mittels Pulsweitenmodulation steuert, so daß eine PWM-Frequenz, mit der der elektrische Strom durch die Pulsweitenmodulation gesteuert wird, auf einen relativ hohen Wert höher als eine obere Hörbarkeitsgrenze gesetzt wird, wenn das Bremssystem in einem normalen Bremszustand ist, während dem die Erzeugung eines Betriebsgeräusches des Bremssystems nicht erlaubt ist und auf einen relativ nied rigen Wert nicht höher als die obere Hörbarkeitsgrenze ge setzt wird, wenn das Bremssystem in einem geräuscherlauben den Bremszustand ist, während dem die Erzeugung des Be triebsgeräusches erlaubt ist.

Bei dem hydraulisch betätigten Bremssystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit obigem Aufbau wird die PWM-Fre quenz, mit welcher der elektrische Strom an den Elektromo tor geliefert wird, um die Hydraulikpumpe zu betreiben, hö her als die obere hörbare Grenze (obere Hörbarkeitsgrenze oder oberer Grenzwert des Hörbarkeitsbereiches) gelegt, wenn sich das Bremssystem im normalen Bremsbetrieb befin det. Somit kann die Erzeugung von Betätigungsgeräuschen während des normalen Bremsvorganges vermieden werden. Für gewöhnlich ist das Betätigungsgeräusch, welches von dem Elektromotor erzeugt wird, für einen Fahrer und für Passa giere sehr störend. Von daher ist eine Vermeidung eines derartigen Betätigungsgeräusches des Elektromotors im hy draulischen Bremssystem wertvoll und wichtig. Wenn sich das Bremssystem in dem geräuscherlaubenden Bremsbetrieb befin det, wird die PWM-Frequenz unter die obere Hörbarkeits grenze abgesenkt, so daß die Wärmemenge, die von einem Schaltvorgang erzeugt wird zu Durchführung der Pulsweiten modulation, um den elektrischen Strom für den Elektromotor zu steuern, eingeschränkt wird.

In einer ersten bevorzugten Weiterbildung beinhaltet die Motorsteuervorrichtung ein Schaltelement, welches mit einer kontrollierten Schaltfrequenz als PWM-Frequenz ab wechselnd ein- und ausgeschaltet wird (Anspruch 2).

Die zu erwartende Lebensdauer des Schaltelementes ist relativ hoch, wenn es eine relativ hohe Kapazität hat. Al lerdings ist ein Schaltelement mit hoher oder großer Kapa zität teuer und von daher nicht angezeigt. Weiterhin beein flußt die Lebensdauer des Schaltelementes für gewöhnlich diejenige der Motorsteuervorrichtung. Insofern ist eine Einschränkung der vom Schaltelement erzeugten Wärme oder Hitze, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt, auch dahingehend wirksam, die Lebensdauer der Motorsteuer vorrichtung zu verlängern.

Die vorliegende Erfindung wurde zum Zweck der Verringe rung von Betriebsgeräuschen des Elektromotors und zur Ver längerung der Lebensdauer der Motorsteuervorrichtung in ei nem hydraulisch betätigten Bremssystem gemacht, wie es in der oben genannten Patentanmeldung Nr. 10-243036 offenbart ist. Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, wird in einem hydraulisch betätigten Bremssystem eine Hydraulikpum pe für verschiedene Zwecke verwendet. Eine derartige Hy draulikpumpe wird üblicherweise durch einen Elektromotor angetrieben. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist bei derartig hydraulisch betätigten Bremssystemen anwendbar, welche mit einer Hydraulikpumpe und einem elektrischen Motor zum Betrieb der Hydraulikpumpe ausgestattet sind.

Der Elektromotor wird für gewöhnlich betätigt, wenn das Bremssystem sich in einem Bremszustand, Bremsbetrieb oder Bremsvorgang befindet, was entweder der normale Bremsvor gang gemäß obiger Beschreibung oder der geräuscherlaubende oder geräuschtolerierende Bremsvorgang ist, der ebenfalls oben beschrieben wurde. Für gewöhnlich wird, ob das Brems system in den normalen Bremsvorgang oder in den geräuscher laubenden Bremsvorgang zu versetzen ist, durch das Vorhan densein oder Nichtvorhandensein eines Befehls zum Auslösen des Bremsvorganges und durch den gewünschten Grad oder die Weise der Bremsung bestimmt. Ein Bremsvorgang wird in Ant wort auf Betätigung eines Bremsenbetätigungsbauteils durch den Fahrer (Bremspedal) oder automatisch ungeachtet der Be tätigung des Bremsenbetätigungsbauteiles ausgelöst. Im er steren Fall wird der gewünschte Grad oder die Weise des Bremsens durch die Art oder Weise bestimmt, in der das Bremsenbetätigungsbauteil (Bremspedal) durch den Fahrer be tätigt wird. Im letzteren Fall wird der Bremsvorgang zur Durchführung einer Traktionssteuerung des Antriebsrades oder Antriebsräder des Fahrzeuges oder auch zur Verbesse rung der Fahrstabilität des Fahrzeuges durchgeführt (die beiden genannten Situationen sind beispielhaft). Im letzte ren Fall wird der gewünschte Grad oder die Art und Weise des Bremsens durch spezielle Anforderungen seitens der Traktionssteuerung oder Fahrzeugstabilitätssteuerung be stimmt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform be inhaltet die Motorsteuervorrichtung eine Frequenzabsenkvor richtung beim abrupten Bremsvorgang, d. h. welche beim ab rupten Bremsvorgang anspricht oder arbeitet und welche die PWM-Frequenz auf den relativ niedrigen Wert absenkt, wenn das Bremssystem in einen abrupten Bremsvorgang als ge räuscherlaubenden Bremsvorgang versetzt wird (Anspruch 3).

Wenn das Bremssystem in einem abrupten Bremsvorgang ist, unterliegen der Fahrer und die Passiere für gewöhnlich einer Belastung (z. B. durch die Verzögerungskräfte) und sind gegenüber Betriebsgeräuschen, welche vom Elektromotor erzeugt werden, weniger empfindlich, selbst wenn der Ge räuschpegel hoch sein sollte. Insofern ist es vernünftig, den abrupten Bremsvorgang als den geräuscherlaubenden Bremsvorgang zu klassifizieren, in welchem die Erzeugung von Betriebsgeräuschen erlaubt ist. Der in dem hydraulisch betätigten Bremssystem verwendeten Elektromotor benötigt für gewöhnlich eine relativ hohe Strommenge, was eine rela tiv hohe Wärmemenge bewirkt, die von dem Schaltelement er zeugt wird und was zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Schaltelementes aufgrund einer Überhitzung führt. Wenn von dem Fahrer ein abrupter Bremsvorgang gewünscht wird, ist der gewünschte Ausgang des Elektromotors relativ hoch und somit die benötigte Strommenge für den Elektromotor eben falls relativ hoch. Von daher ist es vorteilhaft, während des abrupten Bremsvorganges die PWM-Frequenz abzusenken, um die vom Schaltelement erzeugte Wärmemenge zu verringern, so daß die Lebensdauer des Schaltelementes und auch der Motor steuervorrichtung verlängerbar ist.

Die Frequenzabsenkvorrichtung beim abrupten Bremsvor gang beinhaltet weiterhin bevorzugt eine Bestimmungsvor richtung zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den abrup ten Bremsvorgang versetzt ist, wenn ein gewünschter Wert eines Ausganges des Elektromotors größer als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 4).

Die Bestimmungsvorrichtung bestimmt bevorzugt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsbetrieb versetzt worden ist, wenn ein gewünschter Wert eines Druckes eines Arbeits fluides, welches durch die Hydraulikpumpe unter Druck ge setzt wurde, höher als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 5).

Auch kann die die Bestimmungsvorrichtung bestimmen, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsbetrieb versetzt wor den ist, wenn eine Differenz zwischen einem gewünschten Wert und einem tatsächlichen Wert eines Druckes eines Ar beitsfluides, welches von der Hydraulikpumpe unter Druck gesetzt worden ist, größer als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 6).

Weiterhin kann die Bestimmungsvorrichtung bestimmen, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn eine gewünschte Anstiegsrate eines Druckes eines Arbeitsfluides, welches durch die Hydraulikpumpe un ter Druck gesetzt worden ist, höher als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 7).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform ist einen Radbremszylinder vorgesehen, welchem ein von der Hy draulikpumpe unter Druck gesetztes Arbeitsfluid zugeführt wird, um ein Rad eines Fahrzeuges abzubremsen, wobei die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremszustand versetzt worden ist, wenn ein ge wünschter Wert eines Druckes des Arbeitsfluides in dem Rad bremszylinder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 8).

Weiterhin ist bevorzugt ein Radbremszylinder vorgese hen, welchem ein von der Hydraulikpumpe unter Druck gesetz tes Arbeitsfluid zugeführt wird, um ein Rad eines Fahrzeu ges abzubremsen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim abrupten Bremsvorgang eine Bestimmungsvorrichtung aufweist zum Bestimmen, daß das Bremssystem in den abrupten Brems vorgang versetzt worden ist, wenn ein gewünschter Wert ei nes Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder hö her als ein bestimmter Schwellenwert ist und/oder wenn eine gewünschte Anstiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 9).

Des weiteren ist bevorzugt ein Bremsenbetätigungsteil vorhanden, wobei die Bestimmungsvorrichtung den gewünschten Wert des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder auf der Grundlage einer Betätigungskraft bestimmt, welche auf das Bremsenbetätigungsteil wirkt (Anspruch 10).

Auch kann ein Bremsenbetätigungsteil vorgesehen sein, wobei die Bestimmungsvorrichtung die Anstiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder auf der Grundlage einer Anstiegsrate einer Betätigungskraft be stimmt, welche auf das Bremsenbetätigungsteil wirkt (Anspruch 11).

Die Bestimmungsvorrichtung kann die Anstiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinders auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Wert und einem tatsächlichen Wert des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder bestimmen (Anspruch 12).

Bei dem Bremssystem gemäß den oben genannten Unteran sprüchen 10 bis 12 kann die Bestimmungsvorrichtung der Fre quenzabsenkvorrichtung beim abrupten Bremsvorgang verwen den: einen Bremskraftsensor zur Erkennung der Betätigungs kraft, welche auf das Bremsbetätigungsbauteil (Bremspedal etc.) wirkt; einen Betätigungsgeschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Betätigungsgeschwindikgeit des Bremsenbetä tigungsbauteiles; oder eine Kombination aus Bremskraftsen sor und Radbremszylinderdrucksensor zur Erkennung des mo mentanen oder tatsächlichen Wertes eines Druckes des Ar beitsfluides im Radbremszylinder. Die Betätigungskraft, welche auf das Bremsenbetätigungsbauteil wirkt, kann direkt durch eine Lastmeßvorrichtung erkannt werden. Allerdings kann die Betätigungskraft auch über den Fluiddruck in einem Hauptzylinder berechnet werden, mit welchem das Bremsbetä tigungsbauteil betrieblich verbunden ist. Die Betätigungs geschwindigkeit des Bremsenbetätigungsbauteils kann durch einen Sensor zur Erkennung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Bremsenbetätigungsbauteiles erfaßt werden. Die Betäti gungsgeschwindikeit kann jedoch auch aus einer Anstiegsrate der Betätigungskraft berechnet werden, welche auf das Brem senbetätigungsbauteil wirkt. Alternativ hierzu kann die An stiegsrate der Betätigungskraft als Betätigungsgeschwindig keit für das Bremsenbetätigungsbauteil herangezogen werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann die Motorsteuervorrichtung eine Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuervorgang beinhalten, welche die PWM-Frequenz auf den relativ niedrigen Wert absenkt, wenn das Bremssystem in einen Rutschsteuer-Bremsvorgang als geräuscherlaubender Bremsvorgang versetzt ist (Anspruch 13).

Weiterhin können ein Bremsenbetätigungsteil und ein Radbremszylinder vorgesehen sein, welchem Arbeitsfluid, welches von der Hydraulikpumpe unter Druck gesetzt wird, zugeführt wird, um ein Rad eines Fahrzeuges zu bremsen, wo bei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuervorgang eine Bestimmungsvorrichtung beinhaltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutschsteuer-Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn das Bremssystem in einen Antiblockier- Bremsvorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Ar beitsfluides von der Hydraulikpumpe zu dem Radbremszylinder während einer Betätigung des Bremsenbetätigungsteiles so gesteuert wird, daß ein Rutschbetrag des Rades innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten wird (Anspruch 14).

Auch können ein Bremsenbetätigungsteil und ein Rad bremszylinder vorgesehen sein, welchem Arbeitsfluid, wel ches von der Hydraulikpumpe unter Druck gesetzt wird, zuge führt wird, um ein Rad eines Fahrzeuges zu bremsen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuervorgang eine Bestimmungsvorrichtung beinhaltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutschsteuer-Bremsvorgang versetzt wor den ist, wenn das Bremssystem in einen Traktionssteuerungs- Bremsvorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Ar beitsfluides von der Hydraulikpumpe zu dem Radbremszylinder ohne eine Betätigung des Bremsenbetätigungsteiles so ge steuert wird, daß ein Rutschbetrag des Rades innerhalb ei nes bestimmten Bereiches gehalten wird (Anspruch 15).

Bei dem Bremssystem gemäß der obigen Weiterbildung nach Anspruch 14 oder 15 wird der Antiblockier-Bremsvorgang oder Traktionssteuerungs-Bremsvorgang als geräuscherlaubender Bremsvorgang klassifiziert, in welchem die PWM-Frequenz un ter die obere Hörbarkeitsgrenze abgesenkt wird. Während des Traktionssteuerungs-Bremsvorganges ist der von einer Fahr zeugantriebsquelle (d. h. z. B. den Motor) erzeugte Geräusch für gewöhnlich hoch. Während des Antiblockier-Bremsvorgan ges steht der Fahrer für gewöhnlich unter physischer und/oder psychischer Belastung und ist nicht so empfindlich für die Betriebsgeräusche des Bremssystems. Obgleich die auf den Elektromotor einwirkende Last und der gewünschte Ausgang des Elektromotors während des Antiblockier-Brems vorganges oder Traktionssteuerungs-Bremsvorganges nicht im mer hoch sind, ist es vorteilhaft, die PWM-Frequenz auf ei nen Wert abzusenken, der nicht höher als die obere Hörbar keitsgrenze ist und die erzeugte Wärmemenge zu beschränken, und die Lebensdauer der Schaltvorrichtung und der Motor steuervorrichtung zu verlängern, da es nicht notwendig ist, die Betriebsgeräusche des Elektromotors während des Anti blockier- oder Traktionssteuerung-Bremsvorganges des Brems systemes zu verringern.

Weiterhin ist bevorzugt eine Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuervorgang vorgesehen zur Absenkung der PWM- Frequenz, wenn das Bremssystem in einen Rutschsteuer-Brems vorgang versetzt worden ist und wenn eine Last, welche auf den elektrischen Motor wirkt, größer als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 16).

Schließlich können ein Bremsenbetätigungsteil und ein Radbremszylinder vorgesehen sein, welchem Arbeitsfluid, welches von der Hydraulikpumpe unter Druck gesetzt wird zu geführt wird, um ein Rad eines Fahrzeuges zu bremsen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuervorgang eine Bestimmungsvorrichtung beinhaltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutschsteuer-Bremsvorgang versetzt wor den ist, wenn das Bremssystem in einem Antiblockier-Brems vorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Arbeitsflui des von der Hydraulikpumpe zu dem Radbremszylinder während einer Betätigung des Bremsenbetätigungsteiles so gesteuert wird, daß ein Rutschbetrag des Rades innerhalb eines be stimmten Bereiches gehalten wird, wobei die Bestimmungsvor richtung bestimmt, daß die Last, welche auf den elektri schen Motor wirkt, größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, wenn der Druck des Arbeitsfluides in dem Radbremszy linder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist (Anspruch 17).

Bei dem Bremssystem gemäß der obigen Weiterbildung nach Anspruch 17 wird ein Antiblockier-Bremsvorgang, wobei der Druck des Fluides im Radbremszylinder niedriger als der be stimmte Schwellenwert ist, als normaler Bremsvorgang klas sifiziert. Weiterhin wird auch ein Traktionssteuerungs- Bremsvorgang als normaler Bremsvorgang klassifiziert. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wirkt dahingehend, Betriebsgeräusche zu minimieren und auch die vom Schaltele ment erzeugte Wärme nur dann zu beschränken, wenn eine Not wendigkeit zur Beschränkung der erzeugten Wärmemenge rela tiv hoch ist.

Weiter Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung zweier Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein hydraulisch betätigtes Bremssy stem, welches gemäß einer ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, welche im Bremssystem von Fig. 1 enthalten ist;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Bestimmungsprogrammes für eine PWM-Steuerfrequenz, welches gemäß einem Motorsteuer programm durchgeführt wird, das in einem ROM der Motorsteu ervorrichtung von Fig. 2 abgespeichert ist; und

Fig. 4 schematisch den Aufbau eines hydraulisch betä tigten Bremssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 1, so umfaßt das dort gezeigte hydraulisch betätigte Bremssystem ein Bremsenbetätigungs bauteil in Form eines Bremspedals 10, einen Hauptzylinder 12, wenigstens einen Radbremszylinder 14, eine Hydraulik pumpe 16 und einen Elektromotor 18. Der Hauptzylinder 12 wird durch das Bremspedal 10 aktiviert und ist so ausge legt, daß er ein Arbeitsfluid (Bremsflüssigkeit) auf einen Druckpegel bringt, der einer Betätigungskraft entspricht, die auf das Bremspedal 10 einwirkt. Das unter Druck stehen de Fluid wird unter bestimmten Bedingungen oder Umständen gemäß nachfolgender Beschreibung dem Radbremszylinder 14 zugeführt. Zwischen dem Hauptzylinder 12 und dem Radbrems zylinder 14 ist ein magnetbetätigtes Abschaltventil 20 an geordnet. Wenn die Hydraulikpumpe 16 und der Elektromotor 18 im normalen Betrieb sind, wird das Abschaltventil 20 in einem geschlossenen Zustand gehalten, in welchem der Radzy linder 14 vom Hauptzylinder 12 getrennt ist. Für den Fall, daß irgendeine Abnormalität in der Hydraulikpumpe 16 und/oder dem Elektromotor 18 auftritt, wird das Abschalt ventil 20 in einen offenen Zustand gebracht, in welchem vom Hauptzylinder 12 unter Druck gesetztes Fluid dem Radzylin der 14 zugeführt wird, so daß eine im Bremsvorrichtung, welche für wenigstens ein Rad 26 eines Fahrzeuges vorgese hen ist und den Radbremszylinder 14 enthält, aktiviert wird, um das Rad 26 abzubremsen.

Die Hydraulikpumpe 16 ist dafür vorgesehen, ein Ar beitsfluid (Bremsflüssigkeit) unter Druck zu setzen, wel ches von einem Hauptreservoir 22 kommt, so daß das unter Druck stehende Fluid dem Radbremszylinder 14 zugeführt wird. Während das Bremspedal 10 und der Hauptzylinder 12 als manuell betätigte Hydraulikdruckquelle dienen, arbeitet die Hydraulikpumpe 16 mit dem Elektromotor 18 zusammen, um eine elektrisch betätigte Hydraulikdruckquelle zu bilden. Mit anderen Worten, die Hydraulikpumpe 16 ist ein Element der elektrisch betätigten Hydraulikdruckquelle. Der Druck und die Zufuhr- oder Flußrate des von der Hydraulikpumpe 16 unter Druck gesetzten Fluides werden durch Steuerung eines elektrischen Stromes gesteuert, der dem Elektromotor 18 zu geführt wird, so daß der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 gesteuert werden kann.

Ein magnetbetätigtes Abschaltventil 24 ist zwischen der Hydraulikpumpe 16 und dem Radbremszylinder 14 vorgesehen, während ein weiteres magnetbetätigtes Abschaltventil 25 zwischen dem Radbremszylinder 14 und dem Hauptreservoir 22 vorgesehen ist. Der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 wird durch Steuerung der Abschaltventile 24 und 25 nach Bedarf angehoben oder verringert. Das so ausgelegte Bremssystem ist in der Lage, eine Antiblockiersteuerung des Fluid druckes im Radbremszylinder 14 durchzuführen, wenn die Rutschneigung des Rades 26, welches bei Betätigung des Rad bremszylinders 14 abgebremst wird, größer als ein oberer Wert oder Grenzwert ist, der durch den Reibkoeffizienten auf der Fahrbahnoberfläche bestimmt wird, auf welchem das Rad 26 läuft. Bei der Antiblockiersteuerung wird der Fluid druck im Radbremszylinder 14 so gesteuert, daß der Rutsch betrag des Rades 26 innerhalb eines bestimmten optimalen Bereiches gehalten wird. Das Bremssystem gemäß obiger Aus legung ist weiterhin in der Lage, eine Traktionssteuerung des Rades 26 durchzuführen, wenn das Rad 26 durch eine An triebsquelle getrieben wird, und hierbei eine überhohe Rutschneigung hat; dies erfolgt im wesentlichen auf gleiche Weise wie bei der Antiblockiersteuerung.

Ein Ziel- oder Wunschwert des an den Radzylinder 14 wäh rend eines normalen Bremsvorgang anzulegenden Fluiddruckes wird auf der Grundlage eines Ausgangssignals von einem Bremspedalkraftsensor 26 bestimmt, der eine auf das Brems pedal 10 einwirkende Betätigungskraft erfaßt. Ein momenta ner oder tatsächlicher Wert des Fluiddruckes im Radbremszy linder 14 wird durch einen Radbremszylinder-Drucksensor 28 erfaßt. Eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Fahrzeugrades 26 wird von einem Radgeschwindigkeitssensor 29 erfaßt. Das Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors 29 wird ver wendet, eine geschätzte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und den Rutschzustand des Rades 26 zu ermitteln.

Der an den Elektromotor 18 anzulegende elektrische Strom wird von einer Motorsteuervorrichtung 30 gesteuert, welche eine Steuerung 32 und einen Inverter 34 beinhaltet, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Steuerung 32 wird im wesentli chen durch einen Computer realisiert. Der elektrische Strom wird von einer Energiequelle in Form einer Batterie 36 dem Elektromotor 38 zugeführt, wobei dies von dem Inverter 34 gesteuert wird, der wiederum von der Steuerung 32 gesteuert wird. Der Inverter 34 beinhaltet einen PWM-Steuerabschnitt 38 und ein kontaktfreies oder kontaktloses Schaltelement 40. Das Schaltelement 40 wird von dem PWM-Steuerabschnitt 38 abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß der Betrag oder die Menge des dem Elektromotor 18 zuzuführenden elek trischen Stromes durch ein Impulssignal gesteuert wird. Der PWM-Steuerabschnitt 38 steuert das Schaltelement 40 mittels Pulsweitenmodulation abhängig von einem Steuerbefehl, der von der Steuerung 32 kommt, sowie auf der Grundlage des mo mentanen Betrages des an den Elektromotor 18 gelieferten elektrischen Stromes.

Die Steuerung 32 beinhaltet eine zentrale Verarbei tungseinheit (CPU) 50, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 51, ei nen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (ROM) 52, einen Ein gangsabschnitt 53 und einen Ausgangsabschnitt 54. Mit dem Eingangsabschnitt 53 sind der Bremspedalkraftsensor 27, der Radbremszylinder-Drucksensor 28 und der Radgeschwindig keitssensor 29 verbunden, welche bereits weiter oben be schrieben wurden. Mit dem Ausgangsabschnitt 54 sind der In verter 34 und die magnetbetätigten Abschaltventile 20, 24 und 25 gemäß obiger Beschreibung verbunden. Das ROM 51 speichert verschiedene Steuerprogramme, beispielsweise ein Motorsteuerprogramm einschließlich eines PWM-Steuerfre quenz-Bestimmungsprogrammes zur Durchführung eines Program mes gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 3; ein normales Brems steuerprogramm; ein Antiblockier-Steuerprogramm; und ein Traktionssteuerprogramm. Der PWM-Steuerfrequenz-Bestim mungsablauf von Fig. 3, der abhängig von dem PWM-Steuerfre quenz-Bestimmungsprogramm durchgeführt wird, ist so formu liert, daß die Schaltfrequenz f des Schaltelementes 40 be stimmt wird (PWM- oder Pulsweitenmodulation-Steuerfre quenz). Der Ziel- oder Wunschfluiddruck im Radbremszylinder 14 (Bremsdruck) und die Ziel- oder Wunschänderungsrate des Bremsdruckes werden abhängig vom normalen Bremssteuerpro gramm, dem Antiblockier-Steuerprogramm oder dem Traktions steuerprogramm bestimmt und der Ziel- oder Wunschausgang des Elektromotors 18 wird auf der Grundlage des bestimmten Ziel-Bremsdruckes und der Änderungsrate des Bremsdruckes abhängig von dem Motorsteuerprogramm bestimmt. Steuersi gnale, welche die Schaltfrequenz f des Schaltelementes 40 (bestimmt abhängig von dem PWM-Steuerfrequenz-Bestimmungs programm) und den Zielausgang des Elektromotors 18 (bestimmt abhängig vom Motorsteuerprogramm) darstellen, werden dem Inverter 34 zugeführt.

Der dem Elektromotor 18 zuzuführende elektrische Strom wird durch Steuerung der Schaltfrequenz f (PWM-Steuerfre quenz) und dem Taktverhältnis des Schaltelementes 40 ge steuert. Das Taktverhältnis ist ein Verhältnis der Ein- Zeit, während der das Schaltelement 40 eingeschaltet ist zur Zykluszeit, welche gleich einer Summe aus den Ein- und Auszeiten des Schaltelementes 40 ist.

Die Menge von dem Elektromotor 18 zuzuführenden Strom wächst mit einem Anwachsen im Taktverhältnis des Schaltele mentes 40. Ein Ausgang Pw des Elektromotors 18 wächst mit einem Anwachsen der zugeführten Strommenge an, vorausge setzt, daß die Spannung der Batterie 36 konstant ist. Somit wird das Taktverhältnis angehoben, wenn der Zielwert des Ausgangs Pw des Elektromotors 18 anwächst. Die Schaltvor gänge des Schaltelementes 40 können Betriebsgeräusche des Elektromotors 18 verursachen. Um die Erzeugung derartiger Betriebsgeräusche zu verhindern, wird die Schaltfrequenz oder PWM-Steuerfrequenz höher als der obere Grenzwert des Hörbereiches gemacht, d. h. höher als die obere Hörgrenze oder Hörschwelle, wenn das Fahrzeug in einem normalen Fahr zustand ist bzw. wenn das Bremssystem in einem normalen Bremsbetrieb ist. Andererseits bewirkt der Schaltvorgang des Schaltelementes 40 Wärmeerzeugung. Die Menge an erzeug ter Wärme wächst mit einem Anwachsen der Schaltfrequenz und einem Anwachsen des Taktverhältnisses.

Wie oben erwähnt, ist es notwendig, das Taktverhältnis des Schaltelementes 40 anzuheben, um den Ausgang Pw des Elektromotores 18 zu erhöhen und es ist wünschenswert, die Schaltfrequenz auf einen Wert zu setzen, der höher als die obere Hörbarkeitsgrenze ist. Zur Verlängerung der zu erwar tenden Lebensdauer des Schaltelementes 40 wäre es jedoch andererseits wünschenswert, die Schaltfrequenz abzusenken. Unter Berücksichtigung dieser kontradiktorischen Anforde rungen wird die PWM-Steuerung des Schaltelementes 40 beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung implementiert, um die Schaltfrequenz und das Taktverhältnis zu bestimmen, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird.

Wenn sich das Bremssystem im normalen Bremsbetrieb oder Bremsvorgang befindet, wird die Schaltfrequenz oder PWM- Steuerfrequenz des Schaltelementes 40 auf 20 kHz gesetzt, was höher als die obere Hörbarkeitsgrenze ist, so daß die Erzeugung von Betriebsgeräuschen des Elektromotores 18 ver hindert werden kann. Wenn das Bremssystem in einem ge räuscherlaubenden oder geräuschtolerierenden Bremsbetrieb ist, wird die Schaltfrequenz auf 500 Hz gesetzt, was erheb lich unter der oberen Hörbarkeitsgrenze liegt, so daß die von dem Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge verringert und damit die zu erwartende Lebensdauer verlängert werden kann. Der geräuscherlaubende Vorgang des Bremssystem wird als ei ne der nachfolgenden Bremsvorgänge definiert:

1. ein abrupter Bremsvorgang, bei welchem ein abrupter Bremsenzugriff am Fahrzeugrad 26 notwendig ist;
2. ein Antiblockier-Bremsvorgang, bei dem die oben er läuterte Antiblockiersteuerung durchgeführt wird, während der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 höher als ein be stimmter oberer Grenzwert oder Schwellenwert ist; und
3. ein Traktionssteuer-Bremsvorgang, bei welchem die oben erwähnte Traktionssteuerung durchgeführt wird.

Der abrupte Bremsvorgang wird erkannt, wenn wenigstens eine der beiden nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist, näm lich: (a) der Zielfluiddruck im Radbremszylinder 14 ist hö her als ein bestimmter Schwellenwert, der abhängig von der Betätigungskraft bestimmt wird, die auf das Bremspedal 10 einwirkt; und (b) eine Differenz zwischen dem Zielfluid druck und dem tatsächlichen Fluiddruck im Radbremszylinder 14 ist größer als ein bestimmter Schwellenwert.

Eine Bestimmung, ob ein Antiblockierbremsvorgang durch geführt wird oder nicht, erfolgt auf der Basis eines Anti blockier-Steuerflags, welches abhängig von dem Anti blockier-Steuerprogramm gesetzt oder zurückgesetzt wird.

Eine Bestimmung, ob ein Traktionssteuerungs-Bremsvor gang durchgeführt wird oder nicht, wird auf ähnliche Weise auf der Grundlage eines Traktionssteuerflags durchgeführt, welches abhängig von dem Traktionssteuerprogramm gesetzt und zurückgesetzt wird.

Das PWM-Steuerfrequenz-Bestimmungsprogramm, das von der Steuerung 32 durchgeführt wird, ist im Flußdiagramm von Fig. 3 gezeigt. Dieser Programmablauf beginnt mit Schritt S1, in welchem das Ausgangssignal vom Bremspedalkraftsensor 27 gelesen wird, welches die Betätigungskraft darstellt, die auf das Bremspedal 10 wirkt. Dem Schritt S1 folgt Schritt S2 zur Bestimmung, ob das Bremspedal 10 betätigt worden ist, d. h., ob das Bremssystem in einem Bremszustand ist oder einen Bremsvorgang durchführt. Diese Bestimmung im Schritt S2 basiert auf der erkannten Betätigungskraft 10, wie sie vom Ausgangskraftsensor 27 dargestellt wird. Genau er gesagt, das Bremssystem wird als sich in einem Bremszu stand befindlich bestimmt, wenn die erkannte Betätigungs kraft größer als Null ist. Wenn im Schritt S2 die Entschei dung JA ist, geht der Steuerablauf zu den Schritten S3 bis S6, um zu bestimmen, ob das Bremssystem in dem geräuschto lerierenden Bremsvorgang ist. Schritt S3 ist vorgesehen, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug steht, indem bestimmt wird, ob die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem fest gelegten Grenzwert liegt, unterhalb dem das Fahrzeug als stehend betrachtet werden kann. Wenn im Schritt S3 die Ent scheidung NEIN ist, geht der Steuerablauf zum Schritt S4, um zu bestimmen, ob der Antiblockier-Bremsvorgang durchge führt wird. Wenn im Schritt S2 die Entscheidung JA ist, geht der Steuerablauf zum Schritt S5, um zu bestimmen, ob der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 höher als ein be stimmter Schwellenwert ist. Wenn die Entscheidung im Schritt S4 NEIN ist, geht der Steuerablauf zum Schritt S6, um zu bestimmen, ob der abrupte Bremsvorgang durchgeführt wird. Wenn im Schritt S3 die Entscheidung JA ist, d. h., wenn das Bremssystem in einem Bremsvorgang ist, während das Fahrzeug steht, geht der Steuerablauf zum Schritt S7, um zu bestimmen, daß das Bremssystem im normalen Bremsbetrieb ist und die PWM-Steuerfrequenz oder Schaltfrequenz des Schalt elementes 40 wird auf 20 kHz gesetzt, um die Erzeugung ei nes Betriebsgeräusches des Elektromotors 18 zu verhindern. Hierbei sei festzuhalten, daß die Erzeugung von Betriebsge räuschen bevorzugt verhindert wird, wenn das Fahrzeug steht, d. h., wenn es im Fahrzeuginnenraum relativ ruhig ist.

Wenn der Antiblockier-Bremsvorgang durchgeführt wird, wobei der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 höher als der Schwellenwert ist, während das Fahrzeug läuft und das Bremspedal 10 mit einer sehr hohen Betätigungskraft betä tigt wird, wobei eine Fahrbahnoberfläche einen relativ ho hen Reibungskoeffizienten hat, ist die in den beiden Schritten S4 uns S5 erhaltene Entscheidung JA und der Steu erablauf geht zum Schritt S8, um zu bestimmen, daß das Bremssystem im geräuscherlaubenden Bremszustand ist, wobei dann die Schaltfrequenz auf 500 kHz gesetzt wird. Während des Antiblockier-Bremsvorganges mit einer sehr hohen Betä tigungskraft des Bremspedals 10 ist der Zielausgang Pw des Elektromotors 18 relativ hoch und das Taktverhältnis des Schaltelementes 40 ist relativ hoch, was zu einer relativ hohen Last führt, die auf den Elektromotor 18 einwirkt. Un ter diesen Umständen ist es daher wünschenswert, die vom Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge durch Absenken der Schaltfrequenz auf 500 Hz zu minimieren. Wenn der Anti blockier-Bremsvorgang während einer Fahrt des Fahrzeuges durchgeführt wird, wobei eine relativ kleine Betätigungs kraft am Bremspedal 10 vorliegt und das Fahrzeug beispiels weise auf einer schneebedeckten Fahrbahn oder einer anderen Fahrbahn mit relativ geringem Reibungskoeffizienten fährt, wird im Schritt S5 die Entscheidung NEIN erhalten und der Steuerablauf geht zum Schritt S7, um zu bestimmen, daß das Bremssystem sich im normalen Bremsbetrieb befindet und die relativ hohe Schaltfrequenz f_H = 20 kHz wird ausgewählt. Unter diesen Umständen, wobei der Fluiddruck im Radbremszy linder 14 relativ niedrig ist, ist der Zielausgang Pw des Elektromotors 18 relativ klein und die vom Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge ist ebenfalls relativ klein.

Der Schritt S6, der durchgeführt wird, wenn der Anti blockier-Bremsvorgang nicht durchgeführt wird, ist vorgese hen, um zu bestimmen, ob der abrupte Bremsvorgang durchge führt wird. Eine im Schritt S6 erhaltene bejahende Ent scheidung wird immer dann erhalten, wenn eine der beiden oben genannten Bedingungen erfüllt ist, d. h., wenn der Zielfluiddruck im Radbremszylinder 14 höher als der be stimmte Schwellenwert ist und/oder wenn die Differenz zwi schen dem Zielfluiddruck und dem tatsächlichen Fluiddruck bzw. die Differenz dieser Werte des Radbremszylinders 14 größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. Wenn im Schritt S6 die Entscheidung JA ist, geht der Ablauf zum Schritt S8, um zu bestimmen, daß das Bremssystem in dem ge räuscherlaubenden Bremsbetrieb ist und es wird die relativ niedrige Schaltfrequenz f_L = 500 Hz ausgewählt. Wenn keine der beiden genannten Bedingungen erfüllt ist, wird im Schritt S6 die Entscheidung NEIN erhalten und der Steuerab lauf geht zum Schritt S7, um die relativ hohe Schaltfre quenz f_H = 20 kHz auszuwählen.

Wenn der abrupte Bremsvorgang durchgeführt wird, ist der Fahrer des Fahrzeuges für gewöhnlich mehr oder weniger in einer Streßsituation und es wenig wahrscheinlich, daß er die vom Elektromotor 18 mit der relativ niedrigen Schalt frequenz f_L erzeugten Betriebsgeräusche wahrnimmt oder stö rend empfindet. Mit anderen Worten, das Betriebsgeräusch des Bremssystems ist während des abrupten Bremsvorganges für gewöhnlich ohne weiteres tolerierbar. Obgleich während des abrupten Bremsvorganges die auf den Elektromotor 18 wirkende Last relativ hoch ist, ist die vom Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge durch Auswahl der relativ niedrigen Schaltfrequenz f_L von 500 Hz minimiert.

Wenn das Bremspedal 10 nicht betätigt wird, d. h. wenn im Schritt S2 eine Entscheidung NEIN erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S9, um zu bestimmen, ob das Bremssystem im Traktionssteuer-Bremsvorgang ist. Wenn im Schritt S9 die Entscheidung JA erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S8, um zu bestimmen, daß das Bremssystem in dem geräuscherlaubenden Bremsvorgang ist und wählt die relativ niedrige Schaltfrequenz 500 Hz. Während des Traktionssteuer-Bremsvorganges erzeugt die Fahrzeugan triebsquelle (d. h. in der Regel der Motor) ohnehin für ge wöhnlich ein relativ lautes Arbeitsgeräusch, so daß das Ar beitsgeräusch des Bremssystems relativ erträglich oder to lerierbar ist und nicht verringert werden muß.

Den Schritten S7 und S8 folgt ein Schritt S10, in wel chem Daten, die die Schaltfrequenz f_H oder f_L des Schalt elementes 40, welche von der Steuerung 32 bestimmt wurde, dem Inverter 34 zugeführt werden und die dem Elektromotor 18 zugeführte elektrische Strommenge wird durch den Schalt vorgang des Schaltelementes 40 mit der bestimmten Schalt frequenz gesteuert. Der Elektromotor 18 wird nicht mit elektrischem Strom versorgt, wenn das Bremssystem nicht in Betrieb ist, d. h., wenn das Bremspedal 10 in der nicht be tätigen Position ist und wenn der Traktionssteuer-Vorgang nicht durchgeführt wird, d. h., wenn im Schritt S9 die Ent scheidung NEIN erhalten wird.

Wie oben beschrieben ist die Motorsteuervorrichtung 30 des erfindungsgemäßen Bremssystems dieser Ausführungsform so angeordnet oder aufgebaut, daß das Schaltelement 40 der art gesteuert wird, daß es mit der relativ hohen Schaltfre quenz f_H von 20 kHz und damit höher als die obere Hörbar keitsgrenze arbeitet, wenn das Bremssystem im normalen Bremsbetrieb ist (was einen Antiblockier-Bremsvorgang auf einer Fahrbahnoberfläche mit relativ niedrigem Reibungs koeffizienten einschließt). Beim normalen Bremsvorgang wird somit ein Betriebsgeräusch des Elektromotors 18 nicht er zeugt, so daß der Innenraum des Fahrzeuges ruhig bleibt. Beim normalen Bremsvorgang ist der Ziel- oder Wunschausgang des Elektromotors 18 relativ klein und die auf den Elektro motor 18 wirkende Last ist ebenfalls relativ klein, so daß der Schaltvorgang des Schaltelementes 40 mit der relativ hohen Schaltfrequenz 20 kHz kein Problem hinsichtlich einer Wärmeerzeugung verursacht.

Bei dem abrupten Bremsvorgang oder dem Antiblockier- Bremsvorgang auf einer Fahrbahnoberfläche mit relativ nied rigem Reibungskoeffizienten, d. h. in dem geräuscherlauben den oder geräuschtolerierenden Bremsvorgang wird die rela tiv niedrige Schaltfrequenz f_L von 500 Hz ausgewählt, um die Wärmemenge, welche vom Schaltelement 40 erzeugt wird, zu beschränken, da der Zielausgang und die Last des Elek tromotors 18 relativ groß mit einem relativ hohen Taktver hältnis des Schaltelementes 40 sind. Obgleich der Zielaus gang des Elektromotors 18 in dem Traktionssteuer-Bremsvor gang nicht so groß ist, wird die relativ niedrige Schalt frequenz f_L = 500 Hz ausgewählt, um die durch das Schalt element 40 erzeugte Wärmemenge zu minimieren, so daß die zu erwartende Lebensdauer des Schaltelementes erheblich ver bessert wird.

Bei einem Bremsenbetätigungsvorgang während das Fahr zeug steht, wird angenommen, daß das Bremssystem im norma len Bremsbetrieb ist, so daß die Schaltfrequenz des Schalt elementes 40 auf dem relativ hohen Wert von f_H gehalten wird, auch wenn die Betätigungskraft, welche auf das Brems pedal 10 einwirkt erhöht wird, was zu einem Anwachsen des Zielausganges des Elektromotors 18 führt. Die Verhinderung einer Erzeugung von Betriebsgeräuschen des Elektromotors 18 ist somit dominierend gegenüber der Verhinderung der Wärme erzeugung durch das Schaltelement 40. Somit kann das Brems system gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung den vom Schaltelement 40 erzeugten Wärmebetrag minimieren, so daß die Lebensdauer des Bremssystems verbessert wird, wobei gleichzeitig Betriebsgeräusche minimiert sind. Es versteht sich, daß ein Abschnitt der Motorsteuerung 30, der dafür vorgesehen ist, die Schritte S6 und S8 durchzuführen, als eine Frequenzabsenkvorrichtung beim abrupten Bremsvor gang dient, um die Schaltfrequenz f des Schaltelementes 40 während des abrupten Bremsvorganges im Bremssystem abzusen ken. Es versteht sich weiterhin, daß ein Abschnitt der Steuervorrichtung 30, der für die Realisierung der Schritte S4, S5, S8 und S9 vorgesehen ist, als Frequenzabsenkvor richtung beim Rutschsteuervorgang dient, um die Schaltfre quenz f des Schaltelementes 40 während eines Rutschsteuer- Bremsvorganges im Bremssystem abzusenken, beispielsweise beim Antiblockier-Bremsvorgang mit dem relativ hohen Fluid druck im Radbremszylinder 14 oder beim Traktionssteuer- Bremsvorgang.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Anti blockier-Bremsvorgang mit einer relativ geringen Bremskraft als normaler Bremsvorgang klassifiziert. Es kann jedoch jegliche Art von Antiblockier-Bremsvorgang als geräuscher laubender Bremsvorgang klassifiziert werden. Weiterhin kann der Traktionssteuer-Bremsvorgang als normaler Bremsvorgang klassifiziert werden, da die auf den Elektromotor 18 über tragende Last während des Traktionssteuer-Bremsvorganges nicht zu hoch ist. Die Schaltfrequenz f des Schaltelementes 40 kann abgesenkt werden, wenn die Menge von elektrischem Strom, welche tatsächlich durch den Elektromotor 18 fließt, einen bestimmten oberen Grenzwert überschreitet, oder wenn die Drehzahl des Elektromotors 18 einen bestimmten oberen Grenzwert überschreitet. Derartige Anordnungen machen es möglich, die vom Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge ein zuschränken, um die zu erwartende Lebensdauer zu verlän gern, wenn die auf den Elektromotor 18 wirkende Last rela tiv hoch ist.

Obgleich Schritt S4 zur Bestimmung, ob der Anti blockier-Bremsvorgang durchgeführt wird, von Schritt S6 ge folgt wird, um zu bestimmen, ob der abrupte Bremsvorgang durchgeführt wird, kann Schritt 6 auch genauso gut von Schritt S4 gefolgt werden. Die Bestimmung im Schritt S6, ob der abrupte Bremsvorgang durchgeführt wird, kann auf geeig neten Betriebsbedingungen des Bremssystemes basieren, wel che nicht die beiden oben beschriebenen Zustände (a) und (b) sind. Beispielsweise kann die Bestimmung im Schritt S6 dadurch gemacht werden, daß bestimmt wird, ob die Betät igungsrate des Bremspedales 10, die Anstiegsrate der Betät igungskraft des Bremspedals 10 oder die Anstiegsrate des Fluiddruckes im Radbremszylinder 14 höher als entsprechende obere Grenzwerte sind. Die Bestimmung im Schritt S2, ob das Bremspedal 10 betätigt wurde, kann auf der Grundlage eines Ausgangssignales von einem Bremsenschalter erfolgen, der so angeordnet ist, daß er eine Betätigung des Bremspedals 10 erkennt. Weiterhin kann die Bestimmung im Schritt S3, ob das Fahrzeug steht, auf der Grundlage eines Ausgangssigna les von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfolgen, der die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit erfaßt und nicht auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Hydraulikpumpe 16 kann durch eine Hydraulikpumpe ersetzt werden, die verwendet wird, ein Hochdruck-Arbeitsfluid zu einem Hydraulikdruck-Verstärker zu liefern oder sie kann durch eine Hydraulikpumpe 80 gemäß Fig. 4 ersetzt werden.

Wie beim Bremssystem gemäß der ersten oben beschriebe nen Ausführungsform umfaßt ein hydraulisch betätigtes Bremssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform nach Fig. 4 das Bremspedal 10, den Hauptzylinder 12 und den wenigstens einen Radbremszylinder 14, welche bereits beschrieben wur den, sowie die bereits erwähnte Hydraulikpumpe 80 und einen Elektromotor 82. Ein magnetbetätigtes Abschaltventil 86 ist zwischen dem Hauptzylinder 12 und dem Radbremszylinder 14 angeordnet und ein magnetbetätigtes Abschaltventil 88 ist zwischen dem Abbremszylinder 18 und einem Reservoir 84 an geordnet. Der Fluiddruck im Radbremszylinder 14 wird durch die magnetbetätigten Abschaltventile 86 und 88 gesteuert.

Der Antiblockier-Bremsvorgang wird durchgeführt, während der Radbremszylinder 14 in Verbindung mit dem Hauptzylinder 12 ist. Die Hydraulikpumpe 80 ist in einer Pumpenleitung 90 angeordnet, welche mit dem Reservoir 84 verbunden ist und das von der Hydraulikpumpe 80 unter Druck gesetzte Fluid wird dem Hauptzylinder 12 zurückgeführt. Der Fluiddruck im Hauptzylinder 12 wird durch einen Hauptzylinderdrucksensor 92 erfaßt.

Der Elektromotor 82 zur Betätigung der Hydraulikpumpe 80 wird von einer Motorsteuervorrichtung 98 gesteuert, wel che eine Steuerung 94 und einen Inverter 96 enthält. Bei dieser Ausführungsform wird die Hydraulikpumpe 80 während des Antiblockier-Bremsvorganges in Betrieb gehalten und wird während des normalen Bremsvorganges abgeschaltet. Wäh rend des Antiblockier-Bremsvorganges, während der Fluid druck im Hauptzylinder 12 höher als ein bestimmter Schwel lenwert ist, wird die Schaltfrequenz des Schaltelementes 40 auf 500 Hz abgesenkt. Hierbei sei festzuhalten, daß die auf den Elektromotor 80 wirkende Last relativ hoch ist, wenn der Fluiddruck im Hauptzylinder 12 relativ hoch ist. Wäh rend des Antiblockier-Bremsvorganges, wird, wenn der Fluid druck im Hauptzylinder 12 nicht höher als der Schwellenwert ist, die Schaltfrequenz bei 20 kHz gehalten, um die vom Schaltelement 40 erzeugte Wärmemenge einzuschränken, so daß die zu erwartende Lebensdauer des Schaltelementes verlän gert wird.

Der Elektromotor 18 bzw. 82 der zur Betätigung der Hy draulikpumpe 17 bzw. 80 verwendet wird, kann entweder ein Gleichspannungs- oder ein Wechselspannungsmotor sein. Die Anordnung der Inverter 34 bzw. 96 hängt davon ab, ob der Elektromotor ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ist. Der Inverter 34 bzw. 96 kann eine Mehrzahl von Schaltele menten verwenden.

Beschrieben wurde ein hydraulisch betätigtes Bremssy stem mit einer Hydraulikpumpe, welche von einem Elektromo tor betrieben wird und einer Motorsteuervorrichtung, welche mit dem Elektromotor verbunden ist und einen an den Elek tromotor anzulegenden elektrischen Strom steuert, und zwar mittels Pulsweitenmodulation, so daß eine PWM-Frequenz, mit der der elektrische Strom durch Pulsweitenmodulation ge steuert wird, auf einen relativ hohen Wert höher als eine obere Hörbarkeitsgrenze gesetzt wird, wenn das Bremssystem in einen normalen Bremsbetrieb versetzt ist, während dem die Erzeugung eines Betriebsgeräusches des Bremssystems nicht erlaubt ist und auf einen relativ niedrigen Wert ge setzt ist, der nicht höher als die obere Hörbarkeitsgrenze ist, wenn das Bremssystem in einem geräuscherlaubenden Be trieb ist, während dem die Erzeugung von Betriebsgeräuschen erlaubt ist.

Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf zwei bevorzugte Ausführungsformen hiervon rein illustrativ und exemplarisch beschrieben worden ist, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Details oder de ren Abwandlungen beschränkt ist, sondern daß die Erfindung auf eine Vielzahl von Möglichkeiten modifiziert oder abge wandelt werden kann, ohne hierbei den Rahmen zu verlassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche bzw. deren Äquiva lente definiert ist.

Claims

1. Ein hydraulisch betätigtes Bremssystem mit einer Hydraulikpumpe (16; 80), welche von einem Elektromotor be trieben wird, gekennzeichnet durch:
eine Motorsteuervorrichtung (30; 98), welche mit dem Elektromotor verbunden ist und einen dem Elektromotor (18; 82) zuzuführenden elektrischen Strom mittels Pulsweitenmo dulation steuert, so daß eine PWM-Frequenz, mit der der elektrische Strom durch die Pulsweitenmodulation gesteuert wird, auf einen relativ hohen Wert höher als eine obere Hörbarkeitsgrenze gesetzt wird, wenn das Bremssystem in ei nem normalen Bremszustand ist, während dem die Erzeugung eines Betriebsgeräusches des Bremssystems nicht erlaubt ist und auf einen relativ niedrigen Wert nicht höher als die obere Hörbarkeitsgrenze gesetzt wird, wenn das Bremssystem in einem geräuscherlaubenden Bremszustand ist, während dem die Erzeugung des Betriebsgeräusches erlaubt ist.

2. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 1, wobei die Motorsteuervorrichtung ein Schaltelement (40; 96) beinhaltet, welches mit einer kontrollierten Schaltfrequenz als PWM-Frequenz abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.

3. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Motorsteuervorrichtung eine Frequenzab senkvorrichtung (32; 94, S6, S8) beim abrupten Bremsvorgang beinhaltet, welche die PWM-Frequenz auf den relativ niedri gen Wert absenkt, wenn das Bremssystem in einen abrupten Bremsvorgang als geräuscherlaubenden Bremsvorgang versetzt wird.

4. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 3, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim abrupten Bremsvorgang eine Bestimmungsvorrichtung (32, S6) zur Bestimmung bein haltet, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsvorgang versetzt ist, wenn ein gewünschter Wert eines Ausganges des Elektromotors größer als ein bestimmter Schwellenwert ist.

5. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 4, wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) bestimmt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsbetrieb versetzt worden ist, wenn ein gewünschter Wert eines Druckes eines Arbeits fluides, welches durch die Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt wurde, höher als ein bestimmter Schwellenwert ist.

6. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) bestimmt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsbetrieb versetzt worden ist, wenn eine Differenz zwischen einem gewünschten Wert und einem tatsächlichen Wert eines Druckes eines Ar beitsfluides, welches von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt worden ist, größer als ein bestimmter Schwel lenwert ist.

7. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) bestimmt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsvor gang versetzt worden ist, wenn eine gewünschte Anstiegsrate eines Druckes eines Arbeitsfluides, welches durch die Hy draulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt worden ist, höher als ein bestimmter Schwellenwert ist.

8. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 4, weiterhin mit einem Radbremszylinder (14), welchem ein von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetztes Arbeits fluid zugeführt wird, um ein Rad (26) eines Fahrzeuges ab zubremsen, wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) be stimmt, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsbetrieb versetzt worden ist, wenn ein gewünschter Wert eines Druc kes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist.

9. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 3, weiterhin mit einem Radbremszylinder (14), welchem ein von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetztes Arbeits fluid zugeführt wird, um ein Rad (26) eines Fahrzeuges ab zubremsen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim abrup ten Bremsvorgang eine Bestimmungsvorrichtung (32, S6) auf weist zum Bestimmen, daß das Bremssystem in den abrupten Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn ein gewünschter Wert eines Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist und/oder wenn eine gewünschte Anstiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder höher als ein bestimmter Schwellen wert ist.

10. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 9, weiterhin mit einem Bremsenbetätigungsteil (10), wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) den gewünschten Wert des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder (14) auf der Grundlage einer Betätigungskraft bestimmt, welche auf das Bremsenbetätigungsteil wirkt.

11. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 9 oder 10, weiterhin mit einem Bremsenbetätigungsteil (10), wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) die Anstiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder (14) auf der Grundlage einer Anstiegsrate einer Betätigungskraft bestimmt, welche auf das Bremsenbetätigungsteil wirkt.

12. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Bestimmungsvorrichtung (32, S6) die An stiegsrate des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbrems zylinders (14) auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Wert und einem tatsächlichen Wert des Druckes des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder be stimmt.

13. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Motorsteuervorrichtung eine Frequenzabsenkvorrichtung (32; 94, S4, S5, S8, S9) beim Rutschsteuervorgang beinhaltet, welche die PWM-Frequenz auf den relativ niedrigen Wert absenkt, wenn das Bremssystem in einen Rutschsteuer-Bremsvorgang als geräuscherlaubender Bremsvorgang versetzt ist.

14. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 13, weiterhin mit einem Bremsenbetätigungsteil (10) und ei nem Radbremszylinder (14), welchem Arbeitsfluid, welches von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt wird, zugeführt wird, um ein Rad (26) eines Fahrzeuges zu brem sen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuer vorgang eine Bestimmungsvorrichtung (32; 94, S4) beinhaltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutschsteuer- Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn das Bremssystem in einen Antiblockier-Bremsvorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Arbeitsfluides von der Hydraulikpumpe zu dem Radbremszylinder während einer Betätigung des Bremsenbetä tigungsteiles so gesteuert wird, daß ein Rutschbetrag des Rades innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten wird.

15. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 13 oder 14, weiterhin mit einem Bremsenbetätigungsteil (10) und einem Radbremszylinder (14), welchem Arbeitsfluid, wel ches von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt wird, zugeführt wird, um ein Rad (26) eines Fahrzeuges zu bremsen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutsch steuervorgang eine Bestimmungsvorrichtung (32; 94, S9) be inhaltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutsch steuer-Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn das Bremssy stem in einen Traktionssteuerungs-Bremsvorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Arbeitsfluides von der Hy draulikpumpe zu dem Radbremszylinder ohne eine Betätigung des Bremsenbetätigungsteiles so gesteuert wird, daß ein Rutschbetrag des Rades innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten wird.

16. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Frequenzabsenkvorrichtung (33; 94, S4, S5, S8) beim Rutschsteuervorgang zur Absenkung der PWM-Frequenz, wenn das Bremssystem in einen Rutsch steuer-Bremsvorgang versetzt worden ist und wenn eine Last, welche auf den elektrischen Motor wirkt, größer als ein be stimmter Schwellenwert ist.

17. Hydraulisch betätigtes Bremssystem nach Anspruch 13, weiterhin mit einem Bremsenbetätigungsteil (10) und ei nem Radbremszylinder (14), welchem Arbeitsfluid, welches von der Hydraulikpumpe (16; 80) unter Druck gesetzt wird zugeführt wird, um ein Rad (26) eines Fahrzeuges zu brem sen, wobei die Frequenzabsenkvorrichtung beim Rutschsteuer vorgang eine Bestimmungsvorrichtung (32; 94, S4, S5) bein haltet zur Bestimmung, daß das Bremssystem in den Rutsch steuer-Bremsvorgang versetzt worden ist, wenn das Bremssy stem in einem Antiblockier-Bremsvorgang versetzt ist, in welchem der Druck des Arbeitsfluides von der Hydraulikpumpe zu dem Radbremszylinder während einer Betätigung des Brem senbetätigungsteiles so gesteuert wird, daß ein Rutschbe trag des Rades innerhalb eines bestimmten Bereiches gehal ten wird, wobei die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, daß die Last, welche auf den elektrischen Motor wirkt, größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, wenn der Druck des Arbeitsfluides in dem Radbremszylinder höher als ein bestimmter Schwellenwert ist.