DE2906897C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 1 und dem zugeordneten Sachanspruch.

In hydraulischen Anlagen werden unter anderem Gasdruckspeicher verwen­ det, bei denen als federndes Arbeitsspeichermittel ein mittels einer Membran oder eines Kolbens eingeschlossenes Gasvolumen dient. Derarti­ ge Speicher haben den Nachteil, daß das Gas durch Diffusion aus dem Speicher verlorengeht mit der Folge von Verlust an Arbeitsspeicherka­ pazität. Zur Überwachung des noch vorhandenen Gasvolumens kann man, worauf die DE-AS 15 25 857 hinweist, gemäß der Seite 13 der Druck­ schrift "Bosch Hydrospeicher", vom Mai 1966, den sogenannten Gasvor­ spanndruck messen. Mit Gasvorspanndruck ist der Druck gemeint, den das Gas aufweist, wenn es das gesamte Speichervolumen in ordnungsgemäßer Weise ausfüllt. Dieser Druck sinkt mit abnehmender Gasmenge.

Zum Messen des Vorspanndruckes geht man so vor, daß man den Speicher durch Öffnen des für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehenen Ventils langsam entleert und hierbei den Druck der Hydraulikflüssigkeit mit einem an der Flüssigkeitsleitung angebrachten Manometer überwacht. Ist die gesamte Hydraulikflüssigkeit aus dem Speicher herausgedrückt, so wird ein am Speicher sitzendes Ventil selbsttätig geschlossen, und der Druck in der Hydraulikleitung fällt dann plötzlich auf Null. Der vor dem Druckabfall am Manometer festgestellte Druck ist der sogenannte Vorspanndruck und, wie gesagt, ein Maß für die im Speicher vorhandene Gasmenge.

Beim vorgenannten Verfahren ist es jedoch mühselig, den Speicher lang­ sam zu entleeren und hierbei das Manometer zu beobachten. Vor allem aber ist diese Überwachung notwendigerweise mit einer Betriebsunter­ brechung verbunden. Aus diesem Grunde kommt sie nicht für die hydrau­ lischen Antriebe elektrischer Schaltgeräte in Betracht, die, sofern sie in Betrieb sind, ständig schaltbereit sein müssen. Im Falle, daß der Speicher einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage zu überwachen ist, ist eine Betriebsunterbrechung zum Zweck der Überwachung eben­ falls unerwünscht.

Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein automatisch durchführbares Verfahren zur Überwachung eines Speichers und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, um ein zeitraubend langsames Entleeren des Speichers und ein gleichzeitiges Beobachten eines Mano­ meters zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichen­ teils des Anspruchs 1 bzw. der Ansprüche 4 oder 5 oder 6 gelöst.

Das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und die Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens mit den kennzeich­ nenden Merkmalen der Ansprüche 4, 5 und 6 haben den Vorteil, daß Über­ wachungen bei Inbetriebnahme der hydraulischen Anlage mit leerem Speicher durchführbar sind. Insbesondere bei einer hydraulischen Fahr­ zeugbremsanlage mit dem in üblicher Weise als Schieberventil ausgebil­ deten Bremsventil oder Bremskraftverstärkerventil, das infolge von Leckströmungen bewirkenden Spalten über Nacht eine Entleerung des Speichers verursacht, erfolgt die Überwachung des Speichers schon un­ mittelbar nach dem Einschalten der Speicherladepumpe, und die Überwa­ chung ist noch vor dem Füllen des Speichers beendet. Demzufolge hat das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren und die nach diesem arbei­ tende Anordnung keine Verzögerung bei der Inbetriebnahme der hydrau­ lischen Bremsanlage bzw. eines mit dieser ausgerüsteten Fahrzeugs zur Folge. Gleiches gilt für andere hydraulische Anlagen. Das erfindungs­ gemäße Verfahren ist aber auch anwendbar bei Außerbetriebsetzung des Fahrzeugs. Es müßten dann lediglich den Auswertemitteln Speichermittel zugeordnet werden, die das Auswerteergebnis bis zur nächsten Inbe­ triebnahme speichern. Hierfür geeignete Speichermittel gehören zum Stand der Technik. Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und die Anord­ nung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 erfordern bei Anwendung in Fahrzeugen mit Brems-Blockierschutzanlagen keinen großen Aufwand, wenn dort ohnehin eine elektrische oder elektronische Über­ wachungseinrichtung für andere Funktionen vorhanden ist.

Die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahren mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Anspruchs 2 hat den Vorteil, daß auch ein tech­ nisch ungeschulter Benützer der hydraulischen Anlage bei deren Inbe­ triebnahme aufmerksam gemacht wird, daß zumindest ein Bestandteil dieser hydraulischen Anlage sich nicht in ordnungsgemäßem Zustand be­ findet. Dieser Vorteil ist besonders wertvoll im Zusammenhang mit Fahrzeugbremsanlagen, denn dort besteht bei fehlerhafter Arbeitsweise ein hohes Sicherheitsrisiko. Des weiteren ist aufgrund des allgemeinen Ausbildungsstandes nicht damit zu rechnen, daß ein Kraftfahrer eine systematische Überprüfung einer in komplizierter Weise mit einem Speicher ausgerüsteten hydraulischen Bremsanlage insbesondere ohne Hilfsmittel durchführen könnte. Die kennzeichnenden Merkmale des Ver­ fahrensanspruchs 3 haben den Vorteil, daß trotz einer im Lauf langer Betriebszeit oder anderer Umstände sich verändernden Abgabemenge einer Speicherladepumpe eine sichere Überwachung des Speichers nicht gestört wird.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 ergeben zusätzlich den Vorteil, daß die Anordnung mit lediglich einem Druckfühler auskommt. Dieser Druckfühler kann Bestandteil einer Überwachungseinrichtung der Speicherladepumpe sein.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 geben eine Anordnung an, bei der der Drucksensor keinen mit einer Feder belasteten Hilfskolben zu haben braucht. Als Druckfühler ist beispielsweise ein Bourdon-Rohr verwendet, dessen Vorteil darin besteht, daß Anzeigefehler, die beispielsweise von der Abdichtung eines Hilfskolbens herrühren können, vermieden wer­ den.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 geben eine Anordnung an, bei der die die Störsignale erzeugenden elektrischen Mittel wesentlich einfacher ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß Servicearbeiten auch von weniger gut geschultem Servicepersonal durchführbar sind.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 geben vorteilhafte Ein­ satzgebiete und Kombinationsmöglichkeiten an.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 geben eine Anordnung an, bei der die Aufgabe einer Auswerteelektronik einer bereits im Fahrzeug vorhandenen Elektronik übertragen wird. Diese Elektronik umfaßt bei­ spielsweise den Rechner einer Blockierschutzeinrichtung einer Fahr­ zeugbremse. Ein dieser Elektronik zugehörender Speicher enthält dann Programmschritte, die in dem Rechner bewirken, daß ein zur Störsignal­ gewinnung notwendiges Differenzieren von Signalen in mathematischer Weise durchführbar ist. Da eine solche Elektronik durchaus mit einem in dem Datenspeicher abgelegten Testprogramm ausgestattet sein kann, ist in einfacher Weise eine Selbstüberwachung durchführbar, so daß regelmäßige Servicearbeiten gegebenenfalls fortfallen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnungen zu seiner Durch­ führung können bei Speichern von Kraftfahrzeugen, die z. B. bei Full­ power-Bremssystemen und Servolenkungen usw. zur Anwendung kommen. Die Überwachungselektronik kann dabei, wie bereits angedeutet, in eine aus anderen Gründen vorhandene Elektronik integriert sein.

Durch die Erfindung wird also eine preiswerte Überwachung der Speicher ermöglicht und damit z. B. ein sonst vorsorglicher, jedoch unnötiger Austausch der Speicher in bestimmten Zeitabständen vermieden.

Anhand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 den Druckverlauf über der Zeit bei kon­ stanter Fördermenge der Druckquelle für Speicher mit verschiedenem Fülldruck (Ladecharakteristik)

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 3 eine mögliche Ausführung der Auswerte­ elektronik der Fig. 2

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Verlauf des Drucks P in einem Hydrau­ liksystem mit einem Gasdruckspeicher über der Zeit t bei konstanter Fördermenge der als Druckquelle benutzten Pumpe für drei verschiedene Fülldrücke dargestellt und mit 1 bis 3 bezeichnet. Jede der Kurven 1 bis 3 weist einen Bereich auf, in dem der Druck relativ schnell an­ steigt. In diesem Bereich (linker Anstieg) wird praktisch nichts in den Speicher gefördert; vielmehr liegt die Mem­ brane aufgrund des im Gasvolumen des Speichers herrschen­ den Drucks an der Wand des Speichers an. In dieser Phase schnellen Druckanstiegs wird das geförderte Volumen in der Hydraulikleitung zwischen Pumpe und Speicher durch Verdichtung der Hydraulikflüssigkeit und den eingeschlos­ senen Luftanteilen usw. aufgenommen. Ab den Punkten 1 a bis 3 a ist der Fülldruck überwunden und nun nimmt der Speicher Flüssigkeit auf; der Druckanstieg ist nun lang­ samer. Die Lage der Punkte 1 a bis 3 a hängt von den vorhan­ denen Fülldrücken P 1, Pmin und P 2 ab. Diese Eigenschaften der Speicher bzw. die in zwei Bereiche unterteilte Aus­ bildung der Ladecharakteristiken der Speicher macht sich die Erfindung zunutze. Es sei hier unterstellt, daß für einen angenommenen Zweck der Fülldruck Pmin gerade die Grenze bilde, d. h. Speicher mit niedrigeren Fülldrücken - etwa P 1 für den Speicher der Ladecharakteristik 3 - nicht mehr brauchbar und damit auszuwechseln sind. Ein Speicher mit Charakteristik 1 ist dagegen als gut anzusehen.

Erfindungsgemäß wird nun meßtechnisch ermittelt, ob bei Erreichen des Werts Pmin bei Aufladen des Speichers die Druckerhöhung pro Zeiteinheit noch der Größe der ersten Phase (Gutaussage) oder schon der der anschließenden Phase (Schlechtaussage) entspricht. Bei Erreichen von Pmin würde für den Speicher der Kurve 1 eine Gutaussage, für den des Verlaufs 3 eine Schlechtaussage zustande kommen.

Die Überwachung ist auch bei konstanter Entladung des Speichers anwendbar. Hier muß bei Erreichen von Pmin ge­ prüft werden, ob man noch im Bereich der kleinen Druckän­ derung (Schlechtaussage) oder schon in dem Bereich der großen Druckänderung (Gutaussage) ist.

Eine mögliche Anordnung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zeigt Fig. 2. Dort ist mit 10 eine Pumpe als Druckquelle mit 11 der zugehörige Antrieb, mit 12 der Gasdruckspeicher, mit 13 der dem Druck im Hydrauliksystem ausgesetzte Kolben, mit 14 ein mit dem Kolben verbundener Stößel, mit 15 die dem Kolben 13 belastende Feder und mit 16 ein Positionsgeber bezeichnet, der die Stellung des Stößels, damit die des Kolbens und damit den herrschenden Druck P im System ermittelt und ein entsprechendes Signal erzeugt und dieses Signal der elektrischen Auswerteeinrich­ tung 18 zuführt. Mit 17 ist der oder die Verbraucher für das Hydrauliksystem bezeichnet; 19 ist die Antriebsregelung für den Pumpenmotor 11, die die Drehzahl der Pumpe zur Auswerteeinrichtung 18 meldet.

Einen möglichen Aufbau der Auswerteeinrichtung zeigt Fig. 3. Dort wird an der Klemme 20 das Signal des Positionsgebers 16 zugeführt, das sowohl dem Differenzierglied 21 als auch dem Komparator 24 zugeführt wird. Im Komparator 24 wird das Signal der Klemme 20 mit einem der Druckschwellen Pmin entsprechenden Signal (Klemme 25) verglichen, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn diese Schwelle überschrit­ ten wird. Das Signal am Ausgang des Differenzierers 21 wird im Komparator 22 mit einem Schwellwert (Klemme 23) verglichen, der einer etwas kleineren Druckänderung als der großen Druckänderung der Fig. 1 (linker Anstieg) ent­ spricht. Die Ausgangssignale der Komparatoren 22 und 24 werden einem UND-Gatter 26 zugeführt, dem eine Warnlampe 27 nachgeschaltet ist.

Wenn eine Überprüfung des Speichers 12 vorgenommen werden soll, wird von einem entladenen Speicher ausgegangen. Dann läßt man den Druck im System mittels der Pumpe 10 anstei­ gen. Der Druckverlauf im System soll z. B. dem Verlauf 1 der Fig. 1 entsprechen. Dieser Druckverlauf wird durch den Kolben 13 in Verbindung mit dem Positionsgeber gemessen und der Anordnung der Fig. 3 zugeführt. Dort wird einmal im Komparator 24 festgestellt, wann der Druck Pmin erreicht wird. Außerdem wird dort der Verlauf der zeitlichen Ände­ rung des Drucks (Differenzierglied 21) gewonnen. Wird der Druck Pmin überschritten, so wird vom Komparator 24 ein Signal zum UND-Gatter 26 geliefert. Dieses erzeugt kein Ausgangssignal, wenn der Komparator 22 ein Signal liefert, d. h., wenn das Ausgangssignal des Differenzierglieds 21 größer als die Schwelle an Klemme 23 ist; hier wird also festgestellt, daß bei Erreichen von Pmin noch die große Druckänderung pro Zeiteinheit wirksam ist (Fall Kurve 1). Eine Warnung ist nicht notwendig.

Ist bei Erreichen von Pmin dagegen kein Ausgangssignal des Komparators 22 vorhanden, d. h., schon der Bereich der kleinen Steigung der Ladecharakteristik erreicht (Fall Kurve 2), so entsteht wegen der Inversion ein Ausgangs­ signal des UND-Gatters und damit eine Warnung.

Über die Klemme 28 wird die Schwelle der zeitlichen Druckänderung der Pumpenförderung angepaßt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist angenommen, daß anstelle des Kolbens 13 und des Positionsgebers 16 der Fig. 2 zwei Druckschalter 30 und 31 dem Hydrauliksystem zugeordnet sind. Außerdem sei angenommen, daß die Über­ prüfung während der Entladung des Speichers 12 mit kon­ stanter Geschwindigkeit durchgeführt werden soll. Die Schaltschwelle des Druckschalters 30 liegt bei dem Druck Pmin, die Schwelle des Druckschalters 31 etwas tiefer. Es sei weiter angenommen, daß die Druckschalter 30 und 31 bei Unterschreiten der Druckschwellen ein Signal erzeu­ gen. Das Signal des Druckschalters 30 wird dem Zeitglied 32 zugeführt, das das zugeführte Signal um eine vorgege­ bene Zeitspanne verzögert. Diese Zeitspanne ist so gewählt, daß bei der gegebenen konstanten Speicherentladung die Schaltschwelle des Druckschalters 31 nur erreicht sein kann, wenn schon der steile Ast der Entladecharakteristik (= Ladecharakteristik der Fig. 1) erreicht ist. Das Signal am Ausgang des Zeitglieds 32 wird einem Monoflop 34 zuge­ führt, das beim Auftreten eines Signals ein kurzes Signal erzeugt. Dieses Signal und das Signal am Ausgang des Druckschalters 31 wird einem UND-Gatter 33 zugeführt. Dieses erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das vom Monoflop 34 erzeugte Signal am UND-Gatter ansteht und (wegen der Inversion) ein Signal vom Druckschalter 31 noch nicht an­ steht, also die Schwelle noch nicht überschritten ist. Damit liegt der Fall 3 der Entladecharakteristiken der Fig. 1 vor und es muß gewarnt werden. Hierzu wird mit dem kurzen Ausgangssignal des UND-Gatters 33 das bistabile Glied 35 gesetzt und damit die Warnlampe 36 eingeschaltet.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung der Gasmenge eines Gasdruckspeichers für hydraulische Druckmittelverbraucher mit Messung des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls beim Laden des Speichers durch eine Druckquelle bzw. Ent­ laden des Speichers, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchfahren ei­ nes vorgegebenen Druckwertes (Pmin) des Speichers (12), welcher Druck­ wert bei entladenem Speicher und noch ausreichender Gasmenge im Be­ reich des Vorspanndruck-Aufbaus im Speicher liegt, die Druckänderung pro Zeiteinheit gemessen und mit einem vorgegebenen Wert auf Über- oder Unterschreiten verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auto­ matische Warnung ausgelöst wird, wenn während des Durchfahrens des vorgegebenen der ausreichenden Gasmenge im Speicher (12) zugeordneten Druckwertes (Pmin) die Druckänderung pro Zeiteinheit kleiner ist als der vorgegebene Wert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei sicher ändernder Abgabemenge pro Zeiteinheit der Druckquelle oder Änderung der Druck­ abbauverhältnisse der vorgegebene Wert der Druckänderung im Sinne der Veränderung der Abgabemenge oder Druckabbauverhältnisse geändert wird.

4. Anordnung zur Durchführung der Überwachung der Gasmenge eines Gas­ druckspeichers gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmesser (13, 14, 15, 16) vorgese­ hen ist, der ein dem jeweiligen Druck im Speicher (12) entsprechendes Signal erzeugt, daß Schaltmittel (21) vorgesehen sind, die daraus ein der zeitlichen Änderung entsprechendes Signal erzeugen und daß ein Komparator (22) vorgesehen ist, in dem dieses Signal mit dem vorgege­ benen Wert auf Über- oder Unterschreiten verglichen wird, und daß ein weiterer Komparator (24) vorgesehen ist, in dem das Ausgangssignal des Druckgebers (13, 14, 15, 16) mit einem Signal, das dem vorgegebenen Druckwert, welcher Druckwert bei entladenem Speicher (12) einer noch ausreichenden Gasmenge zugeordnet ist, entsprechenden Signal ver­ glichen wird, und daß den Komparatoren (22, 24) Auswertemittel (26) zur Erlangung einer Gut- oder Schlechtanzeige nachgeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmesser ein dem Druck im Speicher (12) ausgesetzter federbelasteter Hilfskolben (13) vorgesehen ist und daß dieser mit einem Positionsgeber (16) verbunden ist, der ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Kolbenstellung abgibt.

6. Anordnung zur Durchführung der Überwachung der Gasmenge eines Gas­ druckspeichers gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckschalteinrichtung (30, 31) mit zwei Schaltwellen vorgesehen ist, daß der Ausgang der zuerst ansprechenden Schaltschwelle (30) einem das Signal um eine vor­ gegebene Zeit verzögerndes Zeitglied (32) zugeführt wird, daß der Aus­ gang des Zeitglieds (32) und der Ausgang der anderen Schaltschwelle (31) Vergleichsmitteln (33) zugeführt werden, die feststellen, ob das verzögerte Signal vor dem Signal der zweiten Schaltschwelle auftritt und dann ein Störsignal erzeugen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Anordnung nach ei­ nem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei Speichern für die Bremsen und/oder die Servolenkung von Kraftfahrzeu­ gen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik für die Überwachung in einer für sonstige Anwendungen vorhandenen Elektronik im Fahrzeug integriert ist.