DE69507585T2 - Flüssigkeitsdruck-steuereinrichtung - Google Patents

Flüssigkeitsdruck-steuereinrichtung

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Fluiddruckversorgungssysteme und insbesondere auf solche Systeme, die Fluiddruck zum Steuern von verschiedenen Funktionen eines Fahrzeugs, wie Lenken, Bremsen, aktives Fahrwerk und Kupplungsbetätigung zuführen.
  • Die FR-A-2546469 und die WO92/14641 offenbaren Versorgungssysteme, bei denen Druckfluid von einer einzelnen Pumpe auf verschiedene Fahrzeugfunktionen in Abhängigkeit von festen Kriterien, wie z. B. dem relativen Fluiddruckpegel, der in den die Funktionen steuernden Fluidkreisen vorhanden ist, verteilt wird.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Form eines Fluiddruckversorgungssystems für ein Fahrzeug bereit zu stellen, das die Notwendigkeit für komplexe Prioritätsströmungssteuerventile und variable Förderpumpen vermeidet.
  • Somit wird erfindungsgemäß ein Fahrzeug-Druckversorgungssystem bereitgestellt, das folgendes umfaßt: Eine Fluiddruckspeisepumpe, die über eine Magnetströmungssteuerventileinrichtung mit einer Vielzahl an getrennten Fluiddrucksteuerkreisen verbunden ist, die jeweils separate Funktionen des Fahrzeugs steuern, eine Einrichtung zum Abfühlen des Fluiddruckpegels in jedem Kreis, und eine elektrische Steuereinrichtung, die Signale von der Druckfühleinrichtung empfängt und die Steuerventileinrichtung steuert, um den verfügbaren Pumpenstrom zwischen den Kreisen zu verteilen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Kreis eine Funktionszustandsfühleinrichtung für jede Fahrzeugfunktion aufweist und die Druckfühleinrichtung Signale liefert, die den momentanen Druckpegel in jedem Kreis anzeigen, und die elektrische Steuereinrichtung einen Mikroprozessor umfaßt, der die momentanen Funktionszustands- und Druckpegelsignale von den Kreisen empfängt und ein vorbestimmtes Minimaldruckpegelsignal für jeden Kreis speichert, das den minimalen Druck anzeigt, der nötig ist, um die jedem Kreis zugeordnete Fahrzeugfunktion weiter zu betätigen, wobei der Mikroprozessor auch eine Kreisversorgungsprioritätshierarchie speichert, die in Abhängigkeit von dem momentanen Funktionszustand eines jeden Kreises variabel ist, wobei die Mikroprozessorsteuereinrichtung die momentanen Funktionszustandssignale, die momentanen Druckpegelsignale und die Minimaldruckpegelsignale eines jeden Kreises verarbeitet und den verfügbaren Pumpenstrom auf die Kreise verteilt, um den momentanen Druckbedarf eines jeden Kreises mit dem Erfordernis, den minimalen Druckpegel eines jeden Kreises aufrecht zu erhalten, abzugleichen.
  • Wenn die Kreise Funktionen steuern, wie z. B. anfängliches Einrücken, Ausrücken und Wiedereinrücken der Kupplung (wie z. B. bei dem halbautomatischen Getriebe, das in den älteren europäischen Patenten Nr. 0 038 113, 0 043 660, 0 059 035 und 0 101 220 und der europäischen Anmeldung Nr. 0 566 595 der Anmelderin beschrieben ist), dann kann es notwendig sein, daß die elektrische Steuereinrichtung andere Eingaben empfängt, die Fahrzeugbetriebsparameter, wie Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, gewählter Gang des Getriebes und Kupplungsstellung, anzeigen.
  • Der Mikroprozessor speichert vorzugsweise auch Signale, die den jeweiligen maximalen Druckpegel eines jeden Kreises anzeigen, der auf einen vollständig aufgeladenen Zustand des jeweiligen Kreises hinweist, und das System hält den Fluiddruckpegel eines jeden Kreises zwischen dem Maximum- und Minimumpegel.
  • Bei einer bevorzugten Anordnung wird die Pumpe von einem Elektromotor angetrieben und abgeschaltet, um Strom und Energie zu sparen, wenn die Kreise vollständig aufgeladen sind.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun nur anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugfluiddruckversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und
  • Fig. 2-5 schematische Darstellungen von Ventilschieberpositionen für die verschiedenen Kreisversorgungsbedingungen des in Fig. 1 gezeigten Systems.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Fahrzeugfluiddruckversorgungssystem eine Fluidpumpe 10, die von einem Elektromotor 11 von einer Fahrzeugbatterie 12 angetrieben wird. Der Betrieb des Motors 11 wird von einem Relais 13 in der Verbindung zwischen dem Motor 11 und der Batterie 12 gesteuert.
  • Die Pumpe 10 saugt Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 14 an und schickt diese Flüssigkeit an mehrere Hydraulikkreise über ein magnetgesteuertes Flüssigkeitsströmungssteuerventil 15. Bei dem beschriebenen Beispiel erhalten drei Hydraulikkreise A, B und C Flüssigkeit von der Pumpe 10 über das Ventil 15, und eine Rücklaufleitung R ist auch vorgesehen, die nicht benötigte Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 14 zurückführt.
  • Jeder Flüssigkeitskreis A, B und C beinhaltet einen Druckspeicher 16, 17 bzw. 18 und eine hydraulische Last, die beim Kreis A ein Servolenkmotor (durch den Kasten 19 angezeigt), bei dem Kreis B ein Bremssystem (durch den Kasten 20 angezeigt) und bei dem Kreis C ein Kupplungssteuerungssystem (durch den Kasten 21 angezeigt) ist. Jeder Hydraulikkreis ist mit der Pumpe über ein Einwegventil 22, 23 bzw. 24 verbunden und beinhaltet auch einen Flüssigkeitsdrucksensor 25, 26 bzw. 27.
  • Die Verteilung der Flüssigkeit von der Pumpe 10 auf die Kreise A, B und C über das Ventil 15 wird von einer elektrischen Mikroprozessor-Steuereinrichtung 28 gesteuert, die das Ventil 15 über einen Elektromagnet 15a und die zugehörigen Leitungen 29 steuert. Das Relais 13 und die Drucksensoren 25, 26 und 27 sind mit der Steuereinrichtung 28 verbunden. In Abhängigkeit von den Funktionen, welche die Kreise A, B und C an dem Fahrzeug steuern sollen, empfängt die Steuereinrichtung 28 auch zusätzliche Fahrzeugbetriebseingangssignale, die in Fig. 1 durch die Pfeile 30, 31, 32, 33, 34 und 35 dargestellt sind. Bei dem beschriebenen Beispiel steuert der Kreis C das anfängliche Einrücken der Kupplung aus dem Stillstand und das Ausrücken und Wiedereinrücken der Kupplung, wenn es in den Stillstand gelangt und während der Gangwechsel, um z. B. ein halbautomatisches Getriebe, wie es in den zuvor genannten europäischen Patenten und der Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist, bereit zu stellen.
  • Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Fahrzeug ein vollautomatisches Getriebe haben könnte, bei dem nicht nur das anfängliche Einrücken, Wiedereinrücken und Ausrücken gesteuert wird, sondern auch das eigentliche Wechseln der Schaltstufen. Als Alternative dazu könnte die Erfindung auch bei einem Fahrzeug angewendet werden, bei dem die Kupplung vollständig manuell betätigt wird und der Kreis C irgendeine andere Funktion des Fahrzeugs steuert, wie z. B. die Fahrzeugfederung bei einem mit einem aktiven oder sich selbstnivellierenden Fahrwerk ausgerüsteten Fahrzeug.
  • Wenn auch nur drei Kreise gezeigt sind, kann das Prinzip gleichermaßen auf mehr Kreise angewendet werden.
  • Wenn die vorliegende Erfindung bei dem oben beschriebenen halbautomatischen Getriebe verwendet wird, werden die Pfeile 30, 31, 32 und 33 dazu verwendet, die Motordrehzahl, die Fahrgeschwindigkeit, den momentan gewählten Gang und die Kupplungsstellung jeweils abzufühlen. Die Pfeile 34 und 35 zeigen das Abfühlen des Lenkwinkels und des Bremsdruckes oder die Bremsbetätigung an. Somit empfängt die elektrische Steuereinrichtung 28 von den Drucksensoren 25 bis 27 Signale, die den Betriebszustand eines jeden Kreises A, B und C und den Flüssigkeitsdruckversorgungsstatus eines jeden Kreises anzeigen.
  • Die Fig. 2 bis 5 zeigen schematisch die Schieberstellungen des Ventils 15, um den Pumpenstrom auf die Kreise A, B und C zu verteilen. Die Schieberstellung wird unter Verwendung von bekannten Pulsbreiten-Modulationsverfahren gesteuert, unter denen der Elektromagnet 15 über die Leitungen 29 von der Steuerungseinheit 28 gepulstet wird. Wie in den Fig. 2 bis 5 zu sehen ist, wird der Schieber 36 des Ventils 15 von dem Elektromagnet 15a gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 37 verschoben, um den gewünschten Schieberversatz und die entsprechende Strömungsverteilung zu erzeugen. Wie zu erkennen ist, ist zum Erzeugen eines größeren Ventilschieberversatzes ein höherer mittlerer Elektromagnetstrom erforderlich, wobei dies erreicht wird, wenn eine feste Frequenzpulsbreitenmodulation durch Erhöhen des Tastverhältisses der Modulation verwendet wird.
  • In Fig. 2 ist gezeigt, daß der Schieber 36 in der "Aus"-Stellung des Solenoids ist, in der die Pumpe 10 mit dem Rücklauf R über die ringförmige Schieberkammer 38 verbunden ist, und die Kreise A, B und C von der Pumpe 10 über ihre jeweiligen Einwegventile 22, 23 und 24 getrennt sind. Dies ist die sogenannte "Last Aus"- Stellung, bei der relativ wenig Last auf der Pumpe 10 ist. Das Steuersystem 28 ist dafür ausgebildet, diesen Zustand automatisch beim Starten des Systems einzunehmen, um hohe Leistungsverluste insbesondere bei Niedrigtemperaturbedingungen zu vermeiden, bei denen die Forderung, kaltes viskoses Fluid in die Kreise A, B und C zu pumpen, zu einer erheblichen Pumpenstartlast sonst führen würde. Die Fig. 2-Stellung wird auch eingenommen, wenn alle Kreise vollständig aufgeladen sind, um die Pumpenlast beim neuen Starten wieder auf einem Minimum zu halten.
  • In Fig. 3 wird der Schieber 36 nach rechts aus der Fig. 2-Stellung verschoben, so daß der mittlere Schiebersteg 39 den Strom zu den Kreisen B und C unterbindet und der Endsteg 40 den Strom zu der Rücklaufleitung R unterbindet. In diesem Zustand wird der gesamte Pumpenstrom in den Hydraulikkreis A abgelenkt, der bei dem beschriebenen Beispiel der Lenkkreis ist, der oberste Priorität hat.
  • In dem Fig. 4-Zustand verschließt der Endsteg 40 weiterhin die Rücklaufleitung R, während der mittlere Steg 39 den Kreis B verschließt, aber eine Verbindung zu dem Kreis C über die Schieber kammer 41 gestattet. Somit werden bei dem Fig. 4-Zustand A und B mit dem Strom von der Pumpe 10 versorgt.
  • Bei dem Fig. 5-Zustand verschließt der Endsteg 40 die Rücklaufleitung R, und der mittlere Steg 39 verschließt den Kreis C, so daß beide Kreise A und B den Strom von der Pumpe 10 erhalten.
  • Die Steuerungseinheit 28 hat in ihrem inneren Speicher ein Protokoll des minimalen Druckpegels, der erforderlich ist, um die mit jedem Kreis A, B und C verbundene Funktion (z. B. Lenken, Bremsen und Kupplung) zu steuern, und auch den maximalen Druckpegel abgespeichert, bei dem jeder Kreis als vollständig aufgeladen angesehen wird. Das Fluiddruckversorgungssystem ist dafür ausgelegt, sicherzustellen, daß jeder Kreis mindestens auf seinem minimalen Druckpegel gehalten wird, um sicherzustellen, daß er die ihm zugeordnete Funktion weiter vollständig betreiben kann. Das Steuersystem 28 hat auch in seinem Speicher die zugeordnete Priorität der drei Kreise A, B und C abgespeichert, die in Abhängigkeit von dem momentanen Benutzungszustand eines jeden Kreises veränderlich sein kann.
  • Wie oben angegeben, empfängt das Steuersystem 28 Eingaben 30 bis 35, die den Betriebszustand der von jedem Hydraulikkreis A, B und C gesteuerten Funktionen anzeigen. So zum Beispiel zeigen die Eingaben 30 bis 33 den Betriebszustand des Kupplungssteuerungssystems 21 an, während die Eingabe 34 den Betriebszustand des Lenksystems anzeigt (d. h., ob es im Vollausschlag und daher in einem Hochlastzustand oder in der Geradeaus-Niedriglaststellung ist) und der Sensor 35 zeigt an, ob die Bremsen betätigt werden, entweder durch Anzeigen des Bremsdrucks oder der Bewegung des Bremspedals unter Verwendung eines Näherungsschalters.
  • Unter Verwendung der Eingaben 30 bis 35 ordnet somit das System den verfügbaren Strom von der Pumpe 10 jedem Kreis A, B und C in Einklang mit seinem momentanen Bedarf zu. Wenn beispielsweise das Fahrzeug auf der Straße gewendet wird, während alle drei Kreise A, B und C eventuell in Betrieb sind, führt die Steuereinheit 28 Flüssigkeit jedem Kreis zu, wenn dieser Kreis tatsächlich Strom benötigt, und führt sie genügend Flüssigkeit jedem Kreis zu, um den minimalen Druck aufrecht zu halten, der erforderlich ist, um die zugehörige Funktion zu steuern.
  • Wenn der Gesamtsystembedarf von allen Kreisen einen vorbestimmten Notsituationspegel erreicht, bei dem die Pumpe in Gefahr ist, nicht mehr in der Lage zu sein, den minimalen Druck in jedem Kreis aufrecht zu erhalten, kann das System so ausgelegt sein, daß es eine Warnvorrichtung, wie z. B. einen Summer und/oder ein Warnlicht aktiviert. In diesem Zustand kann von dem System eine vorbestimmte Notfallpriorität der Kreisversorgung zugeordnet werden, die von dem tatsächlichen momentanen Betriebszustand der Kreise abhängig sein kann.
  • Mit einer solchen Kontrolle über die Verteilung des Pumpenausstoßes ist es somit möglich, den fortwährenden Betrieb von allen drei Kreisen A, B und C unter Verwendung einer Pumpe 10 sicherzustellen, deren Lieferkapazität unzureichend ist, um in der Lage zu sein, alle drei Kreise gleichzeitig auf ihren vorbestimmten Maximaldruckpegel aufzuladen. Dies ermöglicht es, eine kleinere und somit wirtschaftlichere Pumpe zu verwenden.
  • Das System ist dafür ausgelegt, jeden Kreis A, B und C auf seinen maximalen Druckpegel zu erhöhen, indem jedem Kreis allmählich der Reihe nach Flüssigkeit zugeführt wird, wie es für den jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs geeignet ist, so daß sich der Druckpegel in jedem Kreis allmählich auf das vorbestimmte Maximum aufbaut. Wenn der maximale Druckzustand in allen Kreisen erreicht ist, wird der Ventilschieber in die Fig. 2-Stellung gebracht, um den Pumpenausstoß über die Leitung R zu dem Vorratsbehälter 14 zurückzuleiten, und der Elektromotor 11 wird durch das Relais 13 abgestellt, um Stromfluß und somit Energieverbrauch zu sparen. Wie oben beschrieben, zeigen die Fig. 3, 4 und 5 die anderen Kreisversorgungsbedingungen, die von dem Steuersystem 28 befohlen wird, wie es zweckmäßig ist, um den minimalen Kreisdruck aufrecht zu halten und jeden Kreisdruckpegel allmählich aufzubauen.
  • Die Steuerungsphilosophie der Einheit 28 könnte ein "Pumpenverbindungszeitkonzept" beinhalten, das auf der Annahme basiert, daß wenn der volle Ausstoß der Pumpe an irgendeinen gegebenen Kreis gelenkt wird, sie in der Lage wäre, diesen Kreis in 4 Sekunden vollständig aufzuladen, so daß die dazwischenliegenden Kreisnachfüllungen, die von dem Ventil 15 durchgeführt werden, auf Verbindungen der Pumpe mit dem jeweiligen Kreis von 1 Sekunde beschränkt werden könnte, wenn die Pumpe versucht, den Bedarf aller drei Kreise zufrieden zu stellen.
  • Es ist auch darauf hinzuweisen, daß zwar ein lineares, mit Elektromagnet betätigtes Steuerventil 15 oben beschrieben wurde, das System aber genauso gut ein mit Drehmagnet gesteuertes Ventil mit Öffnungen, die radial um das Ventil herum angeordnet sind, benutzen könnte.

Claims (8)

1. Fahrzeug-Druckversorgungssystem mit einer Fluiddruckspeisepumpe (10), die über eine Magnetströmungssteuerventileinrichtung (15) mit einer Vielzahl an getrennten Fluiddrucksteuerkreisen (A, B, C) verbunden ist, die jeweils separate Funktionen (19, 20, 21) des Fahrzeugs steuern, einer Einrichtung (25, 26, 27) zum Abfühlen des Fluiddruckpegels in jedem Kreis, und einer elektrischen Steuereinrichtung (28), die Signale von der Druckfühleinrichtung empfängt und die Steuerventileinrichtung steuert, um den verfügbaren Pumpenstrom zwischen den Kreisen zu verteilen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Kreis (A, B, C) eine Funktionszustandsfühleinrichtung (30- 35) für jede Fahrzeugfunktion (19, 20, 21) aufweist und die Druckfühleinrichtung (25, 26, 27) Signale liefert, die den momentanen Druckpegel in jedem Kreis anzeigen, und die elektrische Steuereinrichtung (28) einen Mikroprozessor umfaßt, der die momentanen Funktionszustands- und Druckpegelsignale von den Kreisen empfängt und ein vorbestimmtes Minimaldruckpegelsignal für jeden Kreis speichert, das den minimalen Druck anzeigt, der nötig ist, um die jedem Kreis zugeordnete Fahrzeugfunktion weiter zu betätigen, wobei der Mikroprozessor auch eine Kreisversorgungsprioritätshierarchie speichert, die in Abhängigkeit von dem momentanen Funktionszustand (20-35) eines jeden Kreises variabel ist, wobei die Mikroprozessorsteuereinrichtung die momentanen Funktionszustandssignale, die momentanen Druckpegelsignale und die Minimaldruckpegelsignale eines jeden Kreises verarbeitet und den verfügbaren Pumpenstrom auf die Kreise verteilt, um den momentanen Druckbedarf eines jeden Kreises mit dem Erfordernis, den minimalen Druckpegel eines jeden Kreises aufrechtzuerhalten, abzugleichen.
2. Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (28) auch Signale speichert, die den jeweiligen maximalen Druckpegel eines jeden Kreises (A, B, C) anzeigen, der auf einen vollständig aufgeladenen Zustand des jeweiligen Kreises hinweist, und das System den Fluiddruckpegel eines jeden Kreises zwischen dem Maximum- und Minimumpegel hält.
3. Versorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe von einem Elektromotor (11) angetrieben wird und abgeschaltet (13) wird, um Strom und Energie zu sparen, wenn die Kreise vollständig aufgeladen sind.
4. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Mikroprozessor (28) feststellt, daß der gesamte Systembedarf einen vorbestimmten Notsituationspegel erreicht, bei dem die Pumpe (10) in Gefahr ist, nicht mehr in der Lage zu sein, den minimalen Druck in jedem Kreis (A, B, C) zu halten, eine Warneinrichtung betätigt wird.
5. Versorgungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der vorbestimmte Notsituationsbedarfpegel erreicht wird, eine Notkreisversorgungspriorität zugeordnet wird, die von dem momentanen Funktionszustand eines jeden Kreises (A, B, C) abhängig sein kann.
6. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom den Kreisen aufgrund eines "Pumpenverbindungszeit"-Konzepts zugeteilt wird, bei dem in Zeiten hohen Bedarfs jeder bestimmte Kreis (A, B, C), der Fluidergänzung fordert, mit der Pumpe (10) während eines vorbestimmten Teils der Zeit verbunden wird, die die Pumpe benötigt, um den bestimmten Kreis voll aufzuladen.
7. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung ein lineares Magnet (15a)-Steuerventil (15) umfaßt.
8. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung ein Drehmagnetsteuerventil umfaßt, das Öffnungen hat, die radial um das Ventil herum angeordnet sind.
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