DE102008002420A1

DE102008002420A1 - Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage einer Hydraulikvorrichtung

Info

Publication number: DE102008002420A1
Application number: DE200810002420
Authority: DE
Inventors: Christian Reischl; Wolfgang Mauritz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Um die Leckage einer dritten Zylinderkolben-Eiheit (12) zu detektieren, befindet sich im zweiten Hydrauliksystem, bestehend aus einer zweiten Zylinderkolben-Einheit (9), einer dritten Zylinderkolben-Einheit (12) und einem Ventil (14) und einem Druckmittelreservoir (15), eine Meßvorrichtung zum Ermitteln des Druckmittelvolumens im Druckmittelreservoir (15). Ein erstes hydraulisches System, bestehend aus einer Druckmittelquelle (1), einem Ventil (2) und einer ersten Zylinderkolben-Einheit (5), ist flüssigkeitsgetrennt vom zweiten Hydrauliksystem angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage einer Hydraulikvorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Die DE 699 37 155 T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Leckage innerhalb eines Hydrauliksystems. Das Vorliegen einer Leckage wird dann detektiert, wenn eine gemessene Fahrdrehzahl bei einem gemessenen Bremsdruck nicht einer geschätzten Raddrehzahl entspricht.
Eine exakte Bestimmung der Leckagemenge ist nicht vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage einer Hydraulikvorrichtung, insbesondere mit mindestens einer hydraulischen Bremse, zu schaffen, mittels welcher auf einfache Weise exakte Leckagemengen detektiert werden können.
Die Aufgabe wird mit einer, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein erstes Hydrauliksystem auf, welches beispielsweise das Hydrauliksystem einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse eines Fahrzeugs ist. Dieses Hydrauliksystem kann aus einer Zylinderkolben-Einheit, welche beispielsweise die Betriebsbremse betätigt, einer Druckmittelquelle, beispielsweise einer hydraulischen Pumpe, und einem Ventil, beispielsweise einem Bremsventil, welches vom Fahrer betätigt werden kann, um den Bremszylinder mit Druckmittel zu beaufschlagen und die Bremse im Schließsinne zu betätigen oder den Bremszylinder zu entlüften, um die Betriebsbremse im Öffnungssinne zu betätigen, bestehen. Um eine Leckage zu detektieren, wird die Zylinderkolben-Einheit, beispielsweise der Bremszylinder, vom ersten Hydrauliksystem getrennt und in ein zweites Hydrauliksystem eingebunden, wobei das erste Hydrauliksystem vom zweiten Hydrauliksystem flüssigkeitsdicht getrennt ist. Das erste Hydrauliksystem besteht somit aus der Druckmittelquelle, dem Ventil, beispielsweise dem Bremsventil, und einer ersten hydraulisch betätigbaren Zylinderkolben-Einheit, und das zweite Hydrauliksystem besteht aus einer zweiten hydraulisch betätigbaren Zylinderkolben-Einheit, einem Ventil mit einem Druckmittelreservoir und einer dritten betätigbaren Zylinderkolben-Einheit, beispielsweise dem Bremszylinder.
Die erste Zylinderkolben-Einheit und die zweite Zylinderkolben-Einheit sind mechanisch miteinander verbunden, wodurch eine Kolbenbewegung der ersten Zylinderkolben-Einheit eine Kolbenbewegung der zweiten Zylinderkolben-Einheit bewirkt. Wird das Ventil, welches den Druckmittelfluß der Druckmittelquelle steuert, im Öffnungssinne betätigt, so strömt Druckmittel in die erste Zylinderkolben-Einheit und setzt dadurch den Kolben dieser ersten Zylinderkolben-Einheit in Bewegung. Diese Bewegung überträgt sich auf den Kolben der zweiten Zylinderkolben-Einheit, welche dadurch Druckmittel im zweiten Hydrauliksystem verdrängt. Das Ventil, welches mit dem Druckmittelreservoir verbunden ist, ist immer dann im Schließsinne betätigt, wenn die erste Zylinderkolben-Einheit mit Druckmittel beaufschlagt wird. Das verdrängte Druckmittel der zweiten Zylinderkolben-Einheit strömt in die dritte Zylinderkolben-Einheit, beispielsweise dem Bremszylinder, und bewegt dadurch den Kolben der dritten Zylinderkolben-Einheit. Die Bremse wird dadurch im Schließsinne betätigt. Durch Betätigen des Bremsventils im Schließsinne, d. h., des Ventils, welches den Druckmittelstrom der Druckmittelquelle steuert, wird die erste Zylinderkolben-Einheit entlüftet, wodurch der Kolben der dritten Zylinderkolben-Einheit in seine Ausgangsstellung zurückbewegt werden kann. Ist die erste Zylinderkolben-Einheit drucklos, so wird das Ventil im zweiten Hydrauliksystem im Öffnungs sinne geschaltet, wodurch das Druckmittelreservoir mit der dritten Zylinderkolben-Einheit verbunden wird, um bei einer Leckage in der dritten Zylinderkolben-Einheit das fehlende Druckmittel aufzufüllen. Im Falle einer Leckage nimmt das Druckmittelvolumen im Druckmittelreservoir ab oder zu, welches detektiert werden kann.
Es besteht die Möglichkeit, im Druckmittelreservoir Sensoren anzuordnen, um eine Veränderung des Volumens automatisch zu detektieren, es besteht aber auch die Möglichkeit, durch Anbringen einer Skalierung das Volumen manuell abzulesen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, Temperatursensoren anzuordnen, um die Temperatur des Druckmittels zu detektieren und eine mögliche Volumenänderung infolge einer Temperaturänderung des Druckmittels ermitteln zu können.
In einer elektronischen Recheneinheit kann die durch Temperaturänderung ermittelte Volumenänderung als Korrektur zum detektierten Volumen des Druckmittelreservoirs dienen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann auch ein Druck, beispielsweise am Prüfling, miterfaßt werden, um die Volumenänderung in Abhängigkeit des Drucks zu ermitteln.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann die zweite Zylinderkolben-Einheit mit einer weiteren Detektiermöglichkeit einer Leckage ausgestattet sein, um die Leckage der zweiten Zylinderkolben-Einheit zu ermitteln, welche das Ergebnis der ermittelten Leckage der dritten Zylinderkolben-Einheit verfälschen würde. Bei Verwendung eines Tauchkolbenzylinders ist diese Ermittlung der Leckage der zweiten Zylinderkolben-Einheit nicht notwen dig, da eine Leckage dieses Zylindertyps von außen visuell detektiert werden kann.
Weitere Merkmale sind der Figur-Beschreibung zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt eine Druckmittelquelle 1, welche Druckmittel zum Ventil 2 fördert. In der Ausgangsstellung des Ventils 2 ist die Leitung 3 mit einem Tank 4 verbunden. Wird das Ventil 2, welches beispielsweise das Bremsventil sein kann, aus seiner Grundstellung heraus betätigt, so fördert die Druckmittelquelle 1 Druckmittel in die Leitung 3. Das Druckmittel in der Leitung 3 gelangt einerseits in die erste Zylinderkolben-Einheit 5 und andererseits zu einem Druckschalter 6. Der Kolben 7 der ersten Zylinderkolben-Einheit 5 ist verbunden mit dem Kolben 8 der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9. Es besteht auch die Möglichkeit, die erste Zylinderkolben-Einheit 5 mit der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9 als eine gemeinsame Zylinderkolben-Einheit auszubilden, wobei diese Zylinderkolben-Einheit einen gemeinsamen Kolben aufweisen kann, welcher die beiden Hydrauliksysteme flüssigkeitsdicht trennt. Wird der Kolben 8 der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9 bewegt, so verändert sich das Volumen des Raums 10, wodurch Druckmittel der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9 über die Leitung 11 in die dritte Zylinderkolben-Einheit 12 gelangt. Die Leitung 13 ist einerseits mit dem Ventil 14 und andererseits mit der Leitung 11 verbunden. Über das Ventil 14 wird das Druckmittelreservoir 15 mit der Leitung 13 verbunden oder von dieser getrennt. Das Druckmittelreservoir 15 kann Sensoren aufweisen, welche den Druckmittelstand im Druckmittelreservoir 15 detektieren, es besteht aber auch die Möglichkeit, das Druckmittelreservoir 15 mit einer von außen ablesbaren Skala zu versehen. Ist das Ventil 2 in seiner Grundstellung, d. h., die Druckmittelquelle 1 ist von der Leitung 3 getrennt, so ist der Druck in der Leitung 3 unterhalb eines zuvor definierten Niveaus, welches vom Druckschalter 6 detektiert wird. Unterhalb dieses zuvor definierten Druckniveaus befindet sich das Ventil 14 in seiner zweiten Schaltstellung, bei welcher die Leitung 13 mit dem Druckmittelreservoir 15 verbunden ist. In die sem Zustand wird die Druckmittelmenge im Druckmittelreservoir 15 ermittelt. Beim Betätigen der Bremse, d. h., das Ventil 2 wird betätigt, um die dritte Zylinderkolben-Einheit 12, also den Bremszylinder, zu betätigen, strömt Druckmittel aus der Druckmittelquelle 1 über das Ventil 2 in die Leitung 3 und in die erste Zylinderkolben-Einheit 5 und bewegt den Kolben 7. Hierbei steigt der Druck in der Leitung 3, was vom Druckschalter 6 detektiert wird. Wenn der Druckschalter 6 Druck oberhalb eines zuvor definierten Niveaus detektiert oder von diesem betätigt wird, schaltet das Ventil 14 in seine Grundstellung und trennt das Druckmittelreservoir 15 von der Leitung 13. Durch Bewegen des Kolbens 7 wird auch der Kolben 8 bewegt und das Druckmittel aus dem Raum 10 wird in die dritte Zylinderkolben-Einheit 12 verschoben, wodurch der Kolben 16 bewegt wird und das Fahrzeug abbremst. Beim Loslassen der Bremse, d. h., das Ventil 2 wird wieder in seine Grundstellung bewegt und die Druckmittelquelle von der Leitung 3 getrennt, drückt der Kolben 16 das Druckmittel zurück in den Raum 10. Der Kolben 7 wird durch permanent bzw. gesteuert eingeleiteten Druck oder auch durch eine Feder geschwindigkeitsbegrenzt rückgestellt. Vorzugsweise bleibt das Ventil 14 über eine zuvor definierte Zeitspanne noch geschaltet, d. h., das Druckmittelreservoir 15 noch von der Leitung 13 getrennt. Nach Ablauf dieser Zeitspanne wird das Ventil 14 umgesteuert und das Druckmittelreservoir 15 wieder mit der Leitung 13 verbunden. Sofern eine Leckage in der dritten Zylinderkolben-Einheit 12 aufgetreten ist, kann diese am Druckmittelreservoir 15 detektiert werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Ventil 14 erst dann wieder umzusteuern, somit zu öffnen, wenn

– eine definierte Zeit (z. B. 200 ms) nach einem Druckabfall in der Leitung 11 unter einem Druck, z. B. 0,2 bar, verstrichen ist (der Drucksensor 18 kann auch zur Aufzeichnung verwendet werden) und
– das Ventil 2 nicht betätigt ist und
– der Niveausensor im Druckmittelreservoir 15 nicht einen Maximalwert überschreitet.

Somit besteht auch die Möglichkeit, einen defekten Prüfling durch steigenden Ölstand im Druckmittelreservoir 15 zu ermitteln.
Ebenso sollte der Prüfling beim Rückhub keinem Unterdruck ausgesetzt sein.
Es besteht die Möglichkeit, eine Leckage der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9 über ein weiteres Druckmittelreservoir 17 zu detektieren.
Es besteht die Möglichkeit, die Leckage-Erkennungsvorrichtung in bestehende Fahrzeuge nachträglich einzubauen, bei welchen die Leitung 3 direkt mit der dritten Zylinderkolben-Einheit 12 verbunden ist. Hierbei ist es nur notwendig, die Leitung 3 von der dritten Zylinderkolben-Einheit 12 zu trennen und mit der ersten Zylinderkolben-Einheit 5 zu verbinden, und die Leitung 11 der zweiten Zylinderkolben-Einheit 9 mit der dritten Zylinderkolben-Einheit 12 zu verbinden.
Mittels eines Rechners, eines Drucksensors in der Leitung 11, elektrischem Regelventil in der Druckmittelquelle 1 und entsprechendem Regelkreis kann der zeitliche Verlauf des Druckaufbaus sowie dessen Höchstwert (Maximaldruck) geregelt werden.
Dadurch ist die Automatisierbarkeit eines Kollektivs am Prüfstand möglich.
Ebenso besteht die Möglichkeit, dass der Prüfling eine statische Dichtung ist.

1: Druckmittelquelle
2: Ventil
3: Leitung
4: Tank
5: erste Zylinderkolben-Einheit
6: Druckschalter
7: Kolben
8: Kolben
9: zweite Zylinderkolben-Einheit
10: Raum
11: Leitung
12: dritte Zylinderkolben-Einheit
13: Leitung
14: Ventil
15: Druckmittelreservoir
16: Kolben
17: Druckmittelreservoir
18: Drucksensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69937155 T2 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage einer Hydraulikvorrichtung mit mindestens einer hydraulisch betätigbaren Zylinderkolben-Einheit (12), einem Ventil (2) und einer Druckmittelquelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelquelle (1) das Ventil (2) und eine erste hydraulisch betätigbare Zylinderkolben-Einheit (5) ein erstes Hydrauliksystem bilden, eine zweite hydraulisch betätigbare Zylinderkolben-Einheit (9) mit einer dritten betätigbaren Zylinderkolben-Einheit (12) mit einem Ventil (14) und mit einem Druckmittelreservoir (15) ein zweites Hydrauliksystem bilden, wobei das erste und das zweite Hydrauliksystem voneinander flüssigkeitsgetrennt sind und der Kolben (7) der ersten Zylinderkolben-Einheit (5) und der Kolben (8) der zweiten Zylinderkolben-Einheit (9) mechanisch verbunden ist.
Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittelreservoir (15) Mittel zum Detektieren der Druckmittelmenge aufweist.
Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) des zweiten Hydrauliksystems in einer ersten Schaltstellung das Druckmittelreservoir (15) von einer Verbindung (11, 13) zwischen der zweiten Zylinderkolben-Einheit (9) und der dritten Zylinderkolben-Einheit (12) trennt, und in einer zweiten Schaltstellung das Druckmittelreservoir (15) mit der Verbindung (11, 13) zwischen der zweiten Zylinderkolben-Einheit (9) und der dritten Zylinderkolben-Einheit (12) verbindet.
Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (2) des ersten Hydrauliksystems in einer ersten Schaltstellung die Druckmittelquelle (1) mit der ersten Zylinderkol ben-Einheit (5) verbindet, und in einer zweiten Schaltstellung die Druckmittelquelle (1) von der ersten Zylinderkolben-Einheit (5) trennt.
Vorrichtung zum Erkennen einer Leckage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Detektieren der Temperatur des Druckmittels die Temperatur im zweiten Hydrauliksystem ermitteln und ein entsprechender Korrekturfaktor für die Druckmittelmenge im Druckmittelreservoir (15) ermittelt wird.