DE4317790A1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe, die zur Hilfsdruck- bzw. Druckmittelversorgung einer Bremsanlage mit Blockierschutz (ABS)- und Antriebsschlupfregelung (ASR) dient, mit Hilfe eines Motorrelais, das einen im Ansteuerweg der Pumpe liegenden Schaltkontakt betätigt, wobei in vorgege­ benen Phasen der Regelung die Drehzahl und Förderleistung der Hydraulikpumpe durch getaktete Ansteuerung des Motorrelais und damit der Hydraulikpumpe begrenzt wird.

Aus der Offenlegungsschrift DE 41 10 494 A1 ist bereits eine Bremsanlage mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung bekannt, die zur Hilfsdruckversorgung eine Hydraulikpumpe be­ sitzt, deren Antriebsmotor im ASR-Modus über einen Vorwider­ stand angesteuert wird. Auf diese Weise wird die Leistungs­ aufnahme und damit die Drehzahl der Hydraulikpumpe auf einen im ASR-Modus ausreichenden Wert begrenzt. Mit der Drehzahlre­ duzierung geht eine Verringerung der Geräuschentwicklung ein­ her. Anstelle eines Vorwiderstandes kann auch ein elektroni­ sches Relais verwendet werden, wobei die Leistungsaufnahme des Motors der Hydraulikpumpe durch Ansteuerung des Relais mit einer Pulsfolge dem jeweiligen Bedarf angepaßt wird.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Pumpe im ASR-Modus mit Hilfe eines mechanischen Relais getaktet anzusteuern (Pa­ tentanmeldung P 42 29 691.9). Solche mechanischen Relais sind preiswert im Vergleich zu den elektronischen Relais, doch be­ darf es besonderer Maßnahmen, um mit den mechanischen Relais eine für den vorliegenden Anwendungsfall ausreichende Lebens­ dauererwartung zu gewährleisten. Bekanntlich neigen nämlich die Kontakte mechanischer Relais, wenn hohe Ströme zu schal­ ten sind, zum Verschweißen oder Verkleben der Kontaktelemen­ te; dies hätte im vorliegenden Anwendungsfall eine andauernde Einschaltung der Hydraulikpumpe, vorzeitigen Verschleiß und Entladung der Fahrzeugbatterie zur Folge.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenann­ ten Nachteile zu überwinden und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die einen Weiterbetrieb der geregelten Bremsanlage bei defektem Motorrelais bzw. ständig geschlossenem Motorrelaiskontakt zuläßt.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch die im beigefügten Anspruch 1 beschriebene Weiterbildung einer der­ artigen Schaltungsanordnung gelöst werden kann.

Der erforderliche Mehraufwand beschränkt sich auf den Einbau eines zusätzlichen Relais. Da der Kontakt dieses Relais nur zu Beginn und bei Beendigung der Regelung betätigt wird, nicht jedoch beim Takten des Ansteuersignals, wird die Zuver­ lässigkeit dieses Relais und dessen Lebensdauererwartung ver­ gleichsweise sehr hoch.

Von besonderem Vorteil erweist sich die Erfindung bei Verwen­ dung von mechanischen Relais, doch wird auch bei Verwendung von elektronischen Relais die Betriebssicherheit der Bremsan­ lage wesentlich erhöht.

Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen beschrieben.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer De­ tails anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigt

Fig. 1 in vereinfachter, schematischer Darstellungsweise die wichtigsten Komponenten einer geregelten Brems­ anlage mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfin­ dung und

Fig. 2 im Diagramm der Verlauf der Relais-Ansteuersignale, der Spannung über den Kontakten und des Pumpenmotor­ stroms in verschiedenen Situationen.

Es handelt sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 um eine zweikreisige Bremsanlage mit Blockierschutzregelung und mit Antriebsschlupfregelung durch Bremseneingriff. Darge­ stellt ist ein Tandem-Hauptzylinder 1 mit einem vorgeschalte­ ten Unterdruckverstärker 2, ein Ventilblock 3, ein Druckaus­ gleichs- und Vorratsbehälter 4 sowie ein Hilfsdruckversor­ gungssystem 5, das nach der schematischen Darstellung aus der eigentlichen Hydraulikpumpe 6 und einem elektrischen An­ triebsmotor 7 besteht. Dargestellt ist nur ein hydraulischer Pumpenkreis; tatsächlich werden oft zwei hydraulisch getrenn­ te Pumpen mit einem gemeinsamen Antriebsmotor verwendet.

Die Anlage nach Fig. 1 zählt zu den "offenen" Systemen, bei denen das in der Druckabbauphase aus den Radbremsen abgelei­ tete Druckmittel über eine Rückflußleitung 8 in den Behälter 4, an den auch die Saugseiten der Hydraulikpumpe 6 ange­ schlossen ist, zurückfließt. Bei einem "geschlossenen" Sy­ stem, für das die Erfindung gleichermaßen gilt, wird mit der Hydraulikpumpe das aus den Radbremsen abgeleitete Druckmittel unmittelbar in den Bremsenkreislauf und in den Hauptzylinder der Bremsanlage zurückgefördert. Bremsanlagen mit offenen und geschlossenen hydraulischen Systemen sind in vielfältiger Ausbildung bekannt, weshalb es sich hier erübrigt, auf weite­ re Details einzugehen.

In dem Ventilblock 3 sind elektrisch steuerbare Hydraulikven­ tile untergebracht, mit denen in bekannter Weise der Brems­ druck während einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfrege­ lung auf den in elektronischen Schaltkreisen errechneten Wert eingestellt werden. Von diesem Ventilblock 3 führen Bremslei­ tungen zu den symbolisch dargestellten Radbremsen 9 bis 12 der einzelnen Fahrzeugräder. Außerdem sind die Rückflußlei­ tung 8 und die Druckseite des Hilfsdruckversorgungssystems 5 bzw. der Hydraulikpumpe 6 an den Ventilblock 3 angeschlossen.

Die einzelnen Fahrzeugräder sind mit Radsensoren S₁ bis S₄ ausgerüstet, mit denen das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und entsprechende Signale einem Regler 13 zur Aufbereitung und Auswertung zugeleitet werden. Über eine elektrische Mehrfachleitung 14, die an einem Ausgang A_n des Reglers 13 angeschlossen ist, werden die elektrischen Stell­ befehle oder Ansteuersignale den einzelnen (nicht gezeigten) elektrisch steuerbaren Hydraulikventilen im Ventilblock 3 zu­ geführt.

In dem Regler 13 sind die elektronischen Schaltungen, ein­ schließlich eines oder mehrerer Microcomputer, Überwachungs­ schaltungen usw. zusammengefaßt. Ein durch Strichelung symbo­ lisch abgeteilter Bereich 15 des Reglers 13 enthält bzw. sym­ bolisiert die zur Steuerung des Pumpenmotors 7 erforderlichen Schaltkreise bzw. Programmstrukturen.

Erfindungswesentlich ist die Ausbildung, Anordnung und An­ steuerung der beiden Relais 16, 17 mit den zugehörigen, im An­ steuerweg des Pumpenmotors 7 hintereinander angeordneten Schaltkontakten 18, 19. Es handelt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung um zwei mechanische Relais 16, 17. Das Relais 16 ist das eigentliche Motorrelais, während das zweite Relais 17 hier als Sicherheitsrelais dient.

Die beiden Relais 16, 17 werden über Ausgänge A1, A2 des Reg­ lers 13 angesteuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden der Pumpenmotor 7, wenn die Schaltkontakte 18, 19 geschlossen sind, und die Relais 16, 17, wenn über den Regler 13 eine Verbindung zur Masse hergestellt ist, aus der Fahrzeugbatterie U_B mit Strom versorgt. Durch einen An­ schlußblock 20 ist in Fig. 1 angedeutet, daß zwischen der Batterie U_B und den zum Pumpenmotor 7 bzw. zu den Relais 16, 17 führenden Anschlußleitungen 21, 22 weitere Relais (das sogen. "Hauptrelais"), Lenkschloßkontakte, Sicherungen usw. üblicherweise eingefügt sind.

Zur Ansteuerung der Relais 16, 17 werden im Regler 13 Verbin­ dungen von den Ausgängen A1, A2 zur Masse hergestellt. Den Re­ lais 16, 17, die hier als mechanische Relais ausgebildet sind, ist jeweils ein Arbeitskontakt 18, 19 zugeordnet. Diese Ar­ beitskontakte 18, 19 liegen hintereinandergeschaltet in der Anschlußleitung 21 bzw. im Ansteuerweg des Pumpenmotors 7.

Mit V_CC ist der Anschluß der Elektronik des Reglers 13 an die Stromversorgung bezeichnet. Der Masseanschluß der gesam­ ten Schaltung ist ebenfalls symbolisch dargestellt.

Mit Hilfe der Pumpenansteuerungsrelais, hier der Relais 16, 17, wird bei einer geregelten Bremsanlage der vorliegenden Art die Hydraulikpumpe zur Hilfsdruckversorgung oder zur Druckmittelrückführung "bei Bedarf" eingeschaltet. Während einer Blockierschutzregelung ist bekanntlich, zumindest im ungünstigen Fall, ein wesentlich höherer Druck erforderlich als bei einer Antriebsschlupfregelung. Deswegen wird bei der hier beschriebenen Bremsanlage der Pumpenmotor während einer ABS-Regelung grundsätzlich mit voller Leistung betrieben bzw. mit Dauersignalen, d. h. während der Einschaltzeiten der Pumpe dauernd anstehenden Signalen, betrieben, während im ASR-Modus die Pumpe "getaktet" angesteuert wird. Durch diese getaktete Ansteuerung mit Pulsfolgen wird im ASR-Modus die Leistungs­ aufnahme und damit die Drehzahl auf einen im Vergleich zur Ansteuerung mit den Dauersignalen wesentlich geringeren Wert begrenzt, was u. a. eine Reduzierung der Pumpen- und Ventilge­ räusche zur Folge hat. Fig. 2 veranschaulicht die Ansteuerung der Relais 16, 17 im ABS- und im ASR-Modus, bei intaktem und bei defektem Motorrelais.

Das über den Ausgang A1 angesteuerte Relais 16 ist im vorlie­ genden Fall das eigentliche Motorrelais, während das über den Ausgang A2 angesteuerte Relais 17 als Sicherheitsrelais dient. Mit dem Signal A1 und dem Relais 16 wird, wie der obe­ re Kurvenverlaufin Fig. 2 zeigt, das Relais 16 im ABS-Modus mit Dauersignalen, im ASR-Modus mit Pulsen bzw. getaktet an­ gesteuert. Das Ausgangssignal A2, das zu dem Sicherheitsre­ lais 17 führt, wird im ABS-Modus zeitgleich mit dem Motorre­ lais 16 angesteuert, während im ASR-Modus das Sicherheitsre­ lais 17 während der Taktung geschlossen bleibt; in dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 2 wird das Sicherheitsrelais 17 zu Beginn der Antriebsschlupfregelung geschlossen, am Ende der Regelung wieder geöffnet.

Tritt nun ein Relaisfehler auf, der zu einem fehlerhaften Hängenbleiben oder Verschweißen der Kontaktelemente des Schaltkontaktes 18 führt - siehe dritte Zeile in Fig. 2 -, hat dies wegen des in Serie liegenden Schaltkontaktes 19 des Sicherheitsrelais 17 und Ansteuerung dieses Relais durch das Ausgangssignal A2 im ABS-Modus keinerlei Auswirkung auf die Regelung. Es wird lediglich über den Regler 13 die Warnlampe WL zum Aufleuchten gebracht. Im ASR-Modus wird dagegen das getaktete Pumpen-Ansteuersignal durch ein Dauersignal er­ setzt. Die Antriebsschlupfregelung wird fortgesetzt. Die Ansteuerung des Pumpenmotors 7 mit dem Dauersignal hat ledig­ lich eine Geräuschanhebung zur Folge. Die Pumpe (6 + 7) wird nach Beendigung der Regelung der Regelung wieder abgeschal­ tet, so daß keine Überlastung des Motors durch einen Dauerbe­ trieb oder eine vorzeitige Entladung der Fahrzeugbatterie eintreten kann. Natürlich wird dieser Fehlerfall mit Hilfe der Warnlampe WL signalisiert. Die letzte Zeile in Fig. 2 gibt den Verlauf des Pumpenstroms I_M wieder.

Aus dem Signalverlauf nach Fig. 2 ist außerdem ersichtlich, daß der Schaltkontakt 19 des Sicherheitsrelais 17 einer we­ sentlich geringeren Belastung unterliegt, weil der Kontakt 19 im Gegensatz zu dem Kontakt 18 des Motorrelais 16 während der getakteten Ansteuerung des Pumpenmotors 7 geschlossen bleibt. Bei gleicher Bauart der beiden Relais 16 und 17 ist folglich mit einer entscheidend höheren Lebensdauer des Relais 17 zu rechnen, so daß dieses tatsächlich als Sicherheitsrelais die­ nen kann.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung einer elektrisch an­ getriebenen Hydraulikpumpe, die zur Hilfsdruck- bzw. Druckmittelversorgung einer Bremsanlage mit Blockier­ schutz (ABS)- und Antriebsschlupfregelung (ASR) dient, mit Hilfe eines Motorrelais, das einen im Ansteuerweg der Pumpe liegenden Schaltkontakt betätigt, wobei in vorgegebenen Phasen der Regelung die Drehzahl und För­ derleistung der Hydraulikpumpe durch getaktete Ansteue­ rung des Motorrelais und damit der Hydraulikpumpe be­ grenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres, als Sicherheitsrelais (17) dienendes Relais vorgesehen ist, das einen zu dem Schaltkontakt (18) des Motorrelais (16) in Serie liegenden Schaltkon­ takt (19) trägt und derart angesteuert wird, daß der Schaltkontakt (19) des Sicherheitsrelais (17) während der Dauer der getakteten Ansteuerung des Motorrelais (16) geschlossen bleibt und außerhalb dieser Zeitdauer zeitgleich mit dem Schaltkontakt (18) des Motorrelais (16) geschlossen und geöffnet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sicherheitsrelais (17) im ABS-Modus zeitgleich mit dem Motorrelais (16), im ASR-Modus für die Dauer der Regelung angesteuert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorrelais (16) und/oder das Sicherheitsrelais (17) als mechanische Re­ lais ausgebildet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorrelais (16) und/oder das Sicherheitsrelais (17) als Halbleiterre­ lais ausgebildet sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hydraulikpumpe (6 + 7) im ABS-Modus mit Dauersignalen, im ASR-Modus mit pulsförmigen bzw. getakteten Signalen angesteuert wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das getaktete Signal aus einer Pulsfolge mit konstantem oder variablem Puls­ dauer-/Pulspausenverhältnis besteht.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Motorrelais (16) und als Sicherheitsrelais (17) mechanische Relais vorgese­ hen sind und daß bei getakteter Ansteuerung die Dauer der einzelnen Pulse auf einen Wert zwischen 20 und 60 ms und die Pulspausen auf einen Wert zwischen 80 und 150 ms festgelegt sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrau­ likpumpe (6 + 7) im ASR-Modus nur während der Brems­ druckaufbauphasen angesteuert wird.