DE3142210A1

DE3142210A1 - Bremsanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3142210A1
Application number: DE19813142210
Authority: DE
Inventors: Alfred Kohler; Hans Prohaska; Wolfgang Scholl
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1981-10-24
Filing date: 1981-10-24
Publication date: 1983-05-05

Description

Bremsanlage für Kra fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem aus einer Spannungsquelle gespeisten Elektromotor zur Verstärkung der vom Fahrer aufgebrachten Bremskraft, der über eine mit einem Fahrpedal des Kraftfahrzeuges gekoppelte Schalteinrichtung einschaltbar ist.
In der DE-OS 27 58 644 ist eine elektromotorische Servobremsanlage beschrieben, bei der der Elektromotor über einen mit dem Bremspedal des Fahrzeuges gekoppelten Schalter eingeschaltet wird. Der Elektromotor wird also nur dann an eine Spannungsquelle angeschlossen, wenn ein Bremsvorgang beabsichtigt ist.
Gegenüber anderen bekannten Lösungen, bei denen der Elektromotor dauernd an die Spannungsquelle angeschlossen ist, weist diese Bremsanlage den Vorteil auf, daß Energie gespart un&diejebensdauer des Motors erhöht wird. Nachteilig bei dieser bekannten Bremsanlage ist allerdings, daß der Elektromotor auch dann dauernd eingeschaltet bleibt, wenn beispielsweise bei einem Halt vor einer Ampel das Bremspedal vom Fahrer voll durchgetreten wird. Der Elektromotor blockiert dann und wird übermäßig belastet. Dies könnte zu einer Zerstörung des Motors führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servobremsanlage mit einem Elektromotor zu schaffen, die bei allen in der Praxis vorkommenden Gegebenheiten betriebssicher arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vom Elektromotor aufgebrachte Brem skraftunterstützung reduziert wird, wenn die Fahrgesch windi gk eit des Fahrzeuges einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Der Erfindung liegt dabei die Uberlegung zugrunde, daß die vom Elektromotor aufgebrachte Bremskraftunterstützung nicht mehr benötigt wird, wenn das Fahrzeug nur langsam rollt bzw. stillsteht. Deshalb ist es möglich, in diesem Betriebszustand die Bremskraftunterstützung zu reduzieren. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man bei stehendem Fahrzeug die Betriebsspannung des Elektromotors etwa auf den halben Wert herabsetzt. Auch bei einem blockierten Motor ist dann wegen der geringeren Stromaufnahme eine Beschädigung bzw. Zerstörung des Motors nicht mehr zu befürchten. Besonders bevorzugt wird jedoch eine Ausführung, bei der der Elektromotor im Stillstand des Kraftfahrzeuges unabhängig von der Stellung des Fahrpedals abgeschaltet ist. Eine solche Ausführung kann ohne Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit realisiert werden, weil beim Stillstand des Kraftfahrzeuges die vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft in aller Regel ausreicht, ohne daß eine Unterstützung durch den Elektromotor notwendig wäre.
Es ist zwar aus der DE-OS 26 40 768 bereits eine Servobremsanlage mit einem Elektromotor bekannt, der im Stillstand des Kraftfahrzeuges abgeschaltet ist.
Bei dieser Ausführung wird der Elektromotor jedoch nicht über eine mit einem Fahrpedal gekoppelte Schalteinrichtung, sondern über einen Fliehkraftschalter eingeschaltet und läuft daher auch dann, wenn ein Bremsvorgang gar nicht beabsichtigt ist.
Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist, daß bei einer Steuerung des Elektromotors über zwei unterschiedliche Schalter, nämlich einen mit dem Fahr pedal gekoppelten Schalter bzw. einen fahrgesch windi gk eitsabhängigen Schalter, der fahrgeschwindigkeitsabhängige Schalter den Elektromotor im Stillstand des Kraftfahrzeuges unabhängig von der Stellung des Fahrpedales grundsätzlich abschaltet.
Damit bei solchen Servobremsanlagen, bei denen der Elektromotor über einen vom Fahrer betätigbaren Schalter eingeschaltet wird, das volle Servomoment unverzüglich zur Verfügung steht, soll gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die den Elektromotor einschaltende Schalteinrichtung mit dem Gaspedal des Fahrzeuges gekoppelt sein. Beim rollenden Fahrzeug wird damit der Elektromotor eingeschaltet, wenn das Gaspedal seine Nullstellung einnimmt. Bis zur Betätigung der Bremse verstreicht dann üblicherweise eine Zeitspanne von etwa 0,2 Sekunden, die zum Hoch laufen des Elektromotors auf seine Leerlaufdrehzahl ausreicht.
Die Gefahr eines Blockierens des Elektromotors besteht jedoch nicht nur bei stillstehendem Fahrzeug, sondern bereits dann, wenn die Räder beispielsweise bei einer Vollbremsung blockieren. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgesehen, daß die vom Elektromotor aufgebrachte Bremskraftunterstützung bereits reduziert wird, sobald die Drehzahl wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeuges eine vorgegebene Mindestdrehzahl unterschreitet. Auch bei dieser Ausführung kann der Motor entweder abgeschaltet oder aber seine Betriebsspannung herabgesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die vom Elektromotor aufgebrachte Bremskraftunterstützung kontinuierlich reduziert oder erhöht wird, wenn die Drehzahl eines Rades die vorgegebene Mindestdrehzahl unterschreitet bzw.
überschreitet. Damit läßt sich auch bei der elektromotorischen Servobremsanlage ein Regelkreis realisieren, der eine Blockierung eines Rades wirksam vermindert und somit die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges sicherstellt.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Prinzipschaltbildern näher erläutert.
In Figur 1 ist mit 10 der Elektromotor einer Bremsanlage bezeichnet, deren mechanische Komponenten nicht näher dargestellt sind, da sie für das Verständnis der vorliegende Erfindung unwesentlich und im übrigen auch beispielsweise aus der DE-OS 27 58 644 bekanrit sind. Zur Speisung dieses Elektromotors 10 dient eine Spannungsquelle 11. Mit 12 ist ein Relais bezeichnet, dessen Relaiskontakt den Betriebsstromkreis des Motors 10 schaltet.
In den Steuerstromkreis des Relais 12 ist ein fahrgeschwindigkeitsabhängiger Schalter 13 eingeschleift. Es kann sich dabei um einen Fliehkraftschalter handeln, der bei rollendem Fahrzeug geschlossen und bei stillstehendendem Fahrzeug geöffnet ist. Außerdem ist in den Steuerstromkreis-des Relais 12 eine mit dem nicht näher dargestellten Gaspedal gekoppelte Schalteinrichtung, nämlich der Schalter 14 eingeschleift. In der dargestellten Nullstellung des Gaspedales verbindet dieser Schalter 14 den einen Pol der Spannungsquelle Ii mit dem einen Wicklungsanschluß des Relais 12, während der andere Wicklungsanschluß des Relais 12 über den geschwindigkeitsabhängigen Schalter 13 mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden ist.
In Figur 1 sind die einzelnen Schalter in der Schaltstellung dargestellt, die bei stehendem Fahrzeug gegeben ist. Das Gaspedal befindet sich in der Nullstellung. Der geschwindigkeitsabhängige Schalter 13 ist geöffnet, so daß auch der Betriebsstromkreis des Motors 10 unterbrochen ist. An diesem Schaltzustand ändert sich nichts, wenn nun das Gaspedal betätigt wird und damit das Fahrzeug in Gang gesetzt wird. Der Steuerstromkreis des Relais 12 bleibt nämlich weiterhin unterbrochen, obwohl der fahrgeschwindigkeitsabhängige Schalter 13 schließt, da bei betätigtem Gaspedal der Schalter 14 geöffnet ist.
Soll nun bei rollendem Fahrzeug ein Bremsvorgang eingeleitet werden, schließt zunächst der Schalter 14. Damit spricht das Relais 12 an und schließt den Betriebsstromkreis des Motors 10. Dieser erreicht sehr schnell seine Nenndrehzahl, bevor kurzzeitig später das Bremspedal betätigt wird. Sobald das Fahrzeug steht oder genügend langsam rollt, öffnet der Schalter 13 und der Betriebsstromkreis des Motors 10 wird wieder unterbrochen. Damit ist eine Beschädigung des Motors wirksam vermieden. Zugleich wird mit dieser Schaltung nach Figur 1 aber auch sichergestellt, daß der Elektromotor 10 nur bei Bedarf eingeschaltet ist, so daß dessen Energieaufnahme gering und die Lebensdauer hoch ist.
Das Schaltbild nach Figur 2 zeigt eine Ausführung, bei der nicht die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, sondern die Drehzahl der Räder ausgewertet wird. Außerdem wird bei dieser Ausführung der Elektromotor nicht ein- und ausgeschaltet, sondern dessen Betriebsspannung kontinuierlich reduziert bzw. erhöht.
Jedem Rad des Kraftfahrzeuges ist ein Drehzahisensor 20 zugeordnet, dem jeweils ein Schwellwertschalter 21 nachgeschaltet ist. Am Ausgang dieser Schweliwertschalter ist eine Spannung meßbar, wenn die Drehzahl des zugeordneten Rades eine vorgegebene Mindestdrehzahl unterschreitet. Bei einer genügend hohen Drehzahl des Rades liegt dagegen am Ausgang des Schwellwertschalters 21 keine Spannung. Die Ausgangssignale aller Schwellwertschalter 21 werden über ein Oder-Gatter 22 und einen nachgeschalteten Inverter 23 miteinander verknüpft. Am Ausgang dieses Inverters ist damit eine Spannung meßbar, wenn die Drehzahl aller Räder größer ist als eine vorgegebene Mindestdrehzahl. Dagegen liegt am Ausgang dieses Inverters 23 keine Spannung, sobald die Drehzahl wenigstens eines Rades geringer ist als die vorgegebene Mindestdrehzahl. Die Elemente 23, 22, 21 bilden zusammen also einen Detektor, der ein erstes Signal erzeugt, wenn die Drehzahl wenigstens eines Rades urhrhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl liegt, und der ein zweites Signal erzeugt, wenn die Drehzahl aller Räder oberhalb der vorgegebenen Mindestdrehzahlen liegen. Durch dieses Ausgangssignal des Inverters wird die Betriebsspannung des Elektro motors 10 verandert. Im Betriebsstromkreis des Elektromotors 10 liegt die KollektoremLtXrstrecke eines H albleiterbauelementes, im vorliegenden Fall eines Transistors 24. Die Steuerspannung dieses Transistors wird von der Ladespannung eines Kondensators 25 abgeleitet, dem ein Entladewiderstand 26 parallelgeschaltet ist und ein Ladewiderstand 27 vorgeschaltet ist.
Die Schaltanordnung nach Figur 2 arbeitet folgendermaßen: Durch die Spannung am Ausgang des Inverters 23 wird der Kondensator 25 aufgeladen und damit der Transistor 24 kontinuierlich aufgesteuert. Damit wird die Betriebsspannung des Elektromotors 10 und damit auch die vom Elektromotor aufgebrachte Bremskraftun terstutzung kontinuierlich erhöht. Wenn nun aufgrund der erhöhten Bremskraftverstärkung ein Rad blockieren sollte, schaltet der Drehzahldetektor um und am Ausgang des Inverters 23 ist keine Spannung mehr meßbar. Damit kann sich der Kondensator 25 über den Widerstand 26 entladen. Dies bedeutet, daß der Transistor 24 zunehmend gesperrt und damit die Betriebsspannung des Elektromotors 10 herabgesetzt wird. Dadurch verringert sich auch die vom Elektromotor 10 aufgebrachte Bremskraftunterstützung so lange, bis die Drehzahl des blockierten Rades wieder die vorgegebene Mindestdrehzahl überschreitet. In diesem Moment wird der Kondensator 25 wieder aufgeladen und der Vorgang wiederholt sich. Damit ist ein Antiblockiersystem auch für solche Servobremsanlagen geschaffen, bei denen zur Bremskraftunterstützung ein Elektromotor verwendet wird.
Auch bei der Ausführung nach Figur 2 wird natürlich der Elektromotor 10 wirksam vor einer Überlastung geschützt, da-sich bei stillstehendem Fahrzeug kein Rad dreht und damit der Transistor 24 nach einer kurzen Verzögerungszeit, die für den Motor noch unschädlich ist, gesperrt ist.
Wenn man bei der Schaltung nach Figur 2 auf den Kondensator 25 verzichtet, wird der Elektromotor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Inverters 23 ein- bzw.
ausgeschaltet. Auch bei einem solchen System wird ein Blockieren des Rades verhindert, aber ein plötzliches Ein- und Ausschalten des Elektromotors hat gegenüber dem kontinuierlichen Verändern der Bremskraftunter stützung Nachteile.
Bei der Ausführung nach Figur 2 ist die zeitliche Anderung der Bremskraftverstärkung durch die Wahl der Baueiemente fest vorgegeben und nur von dem digitalen Ausgangssignal des Inverters 23 abhängig. Denkbar wäre auch eine Ausführung, bei der die vom Elektromotor aufgebrachte Bremskraftunterstützung kontinuierlich mit dem Wert der Fahrgeschwindigkeit reduziert bzw. erhöht wird. Eine solche Ausführung könnte man dadurch realisieren, daß man den Drehzahlsensor 20 als Tachogenerator ausbildet und die von diesem Tachogenerator abgegebene Spannung unmittelbar zur Steuerung des Transistors 24 ausnutzt.
Nur aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 2 die mit dem Fahrpedal gekoppelte Schalteinrichtung nicht eingezeichnet. Dem Fachmann ist klar, daß ein mit dem Gaspedal oder dem Bremspedal gekoppelter Schalter unmittelbar in den Betriebsstromkreis des Motors eingeschleift sein kann. Denkbar wäre auch eine Kombination der Ausführungen nach Figur 1 und 2.
Leerseite

Claims

Bremsanlage fur Kraftfahrzeuge Patentansprüche Bremsanlage fur Kraftfahrzeuge mit einem aus einer Spannungsquelle gespeisten Elektromotor zur Verstärkung der vom Fahrer aufgebrachten Bremskraft, der über eine mit einem Fahrpedal gekoppelte Schalteinrichtung einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektromotor (10) aufgebrachte Bremskraftunterstützung reduziert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) im Stillstand des Kraftfahrzeuges unabhängig von der Stellung des Fahr pedals abgeschaltet ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gaspedal des Kraftfahrzeuges eine Schalteinrichtung (14) gekoppelt ist und der Elektromotor (10) nur in der Nullstellung des Gaspedals und bei rollendern Fahrzeug eingeschaltet ist.
4. Bremsanlage insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektromotor (10) aufgebrachte Bremskraftunterstützung reduziert wird, sobald die Drehzahl wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeuges eine vorgegebenen Mindestdrehzahl unterschreitet.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) abgeschaltet wird, sobald die Drehzahl wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeuges eine vorgegebene Mindestdrehzahl unterschreitet.
6. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektromotor (10) aufgebrachte Bremskraftunterstützung kontinuierlich herabgesetzt oder erhöht wird, wenn die Drehzahl wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeuges eine vorgegebene Mindestdrehzahl unterschreitet bzw.

überschreitet.
7. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektromotor (10) aufgebrachte Bremskraftunterstützung kontinuierlich mit dem Wert der Fahrgeschwindigkeit reduziert bzw. erhöht wird.
8. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) über einen Kontakt eines Relais (12) aus einer Spannungsquelle (11) gespeist wird und daß in den Steuerstromkreis des Relais (12) ein mit dem Gaspedal gekoppelter Schalter (14) und ein fahrgeschwindigkeitsabhängiger Schalter (13) derart eingeschleift sind, daß das Relais (12) eine den Motorstromkreis schließenden Schaltzustand nur bei rollendem Fahrzeug und nur in der Nullstellung des Gaspedals einnimmt.
9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (12) den Motorstromkreis in erregtem Zustand schließt und daß der eine Anschluß der icklung des Relais (12) nur in der Nullstellung des Gaspedals niit dem einen Pol der Spannungsquelle (11) verbunden ist und zwischen den anderen Anschluß der Relaiswicklung und den anderen Pol der Spannungsquelle (11) der fahrgeschwindigk eitabhängige Schalter (13) eingeschleift ist, der bei rollendem Fahrzeug schließt und bei stehendem Fahrzeug geöffnet ist.
10. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rad des Kraftfahrzeuges ein Drehzahlsensor (20) zugeordnet ist, dual3 die Drehzahlsensoren an einen Detektor (21, 22, 23) angeschlossen sind, der ein erstes Signal erzeugt, wenn die Drehzahl wenigstens eines Rades unterhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl liegt, und der ein zweites Signal erzeugt, wenn die Drehzahl aller Räder oberhalb der vorgegebenen Mindestdrehzahlen liegt, und daß durch das Ausgangssignal des Detektors die Betriebsspannung des Elektromotors (10) veränderbar ist.
11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) über ein Halbleiterbauelement, vorzugsweise einen Transistor (24) aus einer Spannungsquelle (11) gespeist wird, wobei die Steuerspannung des Halbleiterbauelementes von der Ladespannung-eines Kondensators (25) abgeleitet wird und die Ladespannung dieses Kondensators (25) durch das Ausgangssignal des Detektors (21, 22, 23) beeinflußt wird.