DE2735119C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Betriebszustandes einer elektrisch betriebenen Unterdruckpumpe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

- daß ein elektronischer Schalter (Γι, T₂, 9, 11) im Stromkreis der Pumpe (1) zwischen dieser und dem Unterdruckschalter (6) angeordnet lsi, der bei av&jeschalteter Zündung bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes seiner Eingangsspannung (U_BTI) öffnet, bei Unterschreiten dieses Schwellenwertes wieder schließt und bei eingeschalteter Zündung geschlossen ist,

- daß ein Integrationsglied (R₁ bis R,, D, bis D,, G) mit einer bestimmten Ladezeitkonstante (Λι, R₁, G) und einer im Vergleich dazu größeren Entladezeitkonstante (R,, G) vorgesehen ist, welches bei geschlossenem Unterdruckschalter (6) geladen und bei geöffnetem Unterdruckschalter entladen wird und dessen Ladespannung (U_n) die Eingangsspannung (U„_τχ) des elektronischen Schalteis 1st.

2. Vorrichtung zur Steuerung des Betriebszustandes einer elektrisch betriebenen Unterdruckpumps eines Kraftfahrzeuges, mit der In einem als Hllfsenergiespeicher für pneumatisch betätigbare Stellglieder ausgenutzten Rezipienten zwischen zwei vorbestimmten Schwellenwerten ein Mindestwert des Unterdruckes aufrechterhalten werden soll, mit einem auf den Druck Im Rezipienten ansprechenden Unterdruckschalter, der die Pumpe einschaltet, wenn der Druck im Rezipienten einen oberen Schwellenwert überschreitet und die Pumpe wieder abschaltet, wenn der untere Schwellenwert des Drucks wieder erreicht ist, dadurch gekennzeichnet,

daß eine astabile Kippstufe (18) vorgesehen ist, welche bei geschlossenem Unterdruckschalter (6) eine Impulsfolge vorgegebener Frequenz abgibt,

- daß ein Binärzähler (19) vorgesehen ist, der bei eingeschalteter Zündung auf Null gesetzt ist und bei ausgeschalteter Zündung die Impulse der astabilen Kippstufe (18) zählt,

daß eine Decodiereinrichtung (21) vorgesehen ist, welche den Zählerstand des Binärzählers (19) decodiert und bei einem bestimmten Zählerstand ein Ausgangssignal abgibt,

- daß ein von der Decodiereinrichtung (21) gesteuerter Schalter (9, 11) im Stromkreis der Pumpe (1) zwischen dieser und dem Unterdruckschalter (6) angeordnet Ist, welcher bei einem Ausgangssignal der Decodiereinrichtung (21) den Pumpenstromkreis öffnet und den Binärzähler sperrt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählerstand des Binärzählers (19) bei Betätigung eines Tür- oder Schloßkontakts (22) um eins erniedrigt wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Betriebszustandes einer elektrisch betriebenen Untcrdruckpumpe eines Kraftfahrzeuges, mit der in einem als Hilfsenergiespeicher für pneumatisch betätigbare Stellglieder ausgenutzten Rezipienten zwischen zwei vorbestimmten Schwellenwerten ein Mindestwert des Unterdruckes aufrechterhalten werden soll, mit einem auf den Druck im Rezipienten ansprechenden Unterdruckschalter, der die Pumpe einschaltet, wenn der Druck im Rezipienten den oberen Schwellenwert überschreitet, und die Pumpe wieder abschaltet, wenn der untere Schwellenwert des Druckes wieder erreicht ist.

Derartige Druckschalter sind beispielsweise aus Lueger_v Lexikon der Technik, Band Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen, Band 1, 1972, Seite 153 bekannt. Steuerungsvorrichtungen dieser Art werden beispielsweise bei Personenkraftwagen in Verbindung mit einem Zentralverrtegelungssystem benutzt. Als Stellglieder für die Betätigung der Türschlösser werden in der Regel doppelt wirkende pneumatische Arbeitszylinder verwendet, die gemeinsam über ein geeignetes Vierweg-Ventil gesteuert sind, mit dem derjenige Teil des Arbcitszylinders, in der der Kolben in der jeweiligen Betätigungsrlchtung hineingeschoben mit dem Rezipienten kommunizierend und derjenige Teil des Arbeitszylinders, in dem der Arbeitsdruck herrscht, kommunizierend mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Außenraum verbindbar ist. Da bei dieser Art der Stellglicdbetatigung alternativ die eine oder andere der durch den Kolben voneinander getrennten Kammern der Arbeitszylinder kommunizierend mit dem Rezipienten verbunden ist, wird in diesem bei jedem Betätigunr3vorgang der Unterdruck um einen bestimmten Betrag abgebaut und zwar auch dann, wenn die Kammern der Stellglieder gegeneinander und der Rezipient und die mit ihm jeweils kommunizierenden Kammern der Arbeitszylinder absolut luftdicht gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen sind.

Der Rezipient muß daher nach einer bestimmten Zahl von Betätigungsvorgängen wieder evakuierbar sein, was mit Hilfe der von dem Unterdruckschalter gesteuerten, batteriegespeisten elektrischen Pumpe erfolgt. Eine Unterdruckpumpe mit einer Aufnahmeleistung von elwa 60 bis 100 Watt benötigt etwa 30 Sekunden bis 2 Minuten, um in einem Rezipienten mit einem Volumen von ptwa 1 bis 3 Liter den für die Betätigung der Stellglieder erforderlichen Wert des Unterdruckes wieder herzustellen. Im Rezipienten, In den diesen mit den Arbciis/.ylindem verbindenden Vakuumleitungen, sowie In den Arbeitszylindern und dem oder weiteren Stcllvenill(cn) stets vorhandene Undichtigkeiten haben zur Folge, daß der Unterdruck im Rezipienten auch dann stetig abgebaut wird, wenn die Stellglieder nicht betätigt werden.

Bei bekannten Steuerungsvorrichtungen der eingangs genannten Art hat dies zur Folge, daß der Unterdruckschalter auch bei abgestelltem Fahrzeug die Unterdruckpumpe jedesmal dann einschaltet, wenn der obere Schwellenwert des Druckes im Rezipienten errciehl ist.

Sind solche Undichtigkeiten, die Im Verlauf der Betriebsdauer eines Kraftfahrzeuges erheblich zunehmen, sehr stark ausgeprägt, so kann dies auch dann, wenn das Kraftfahrzeug nur verhältnismäßig kurz abgestellt ist.

etwa im Verlauf einer Nacht, zu einer sehr starken Belastung der Batterie und insbesondere im Winter zu deren vollständiger Erschöpfung führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuerungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei abgestelltem Fahrzeug erfolgende Einschallzyklen der Unterdnickpumpe allenfalls zu einer begrenzten Belastung der Batterie führen, so daß diese auch bei unüblith langer Abstelldauer des Kraftfahrzeuges nicht erschöpft werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen haben damit Punktes erzielen, dann ist es vorteilhafter, wenn die Überwachungseinrichtung eine beim Einschalten der Pumpe aktivierte und beim Ausschalten der Pumpe desaktivierte astabile Kippstufe umfaßt, deren Ausgangsimpulse die Zähl-Eingangsimpulse eines Binärzählers sind, wie es gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Die Impulsfolgefrequenz der astabilen Kippstufe kann dann zweckmäßigerweise so gewählt sein, daß der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Zählimpulse etwa der zur Wiederherstellung des Mindestunterdruckes im Rezipienten erforderlichen Betriebsdauer der Pumpe entspricht, damit die Kapazität des Zählers nicht zu groß gewählt werden muß. Wird als Zählschaltung ein dreistufiger Binärzähler

die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie bei kleiner Leckrate 15 verwendet, so wird die Pumpe nach maximal acht

des Unterdrucksystems dieses mit begrenzter Batteriebelastung sehr lange betriebsbereit halten, und daß sie bei hoher Leckrate des Unterdrucksystems, die während der Abstellzeit des Fahrzeuges ein häufiges Einschalten der Betriebszyklen abgeschaltet. Zur Decodierung des Maximal-Zählerstandes kann dann ein einfaches UND-Gatter mit drei Eingängen verwendet werden, das ein das Abschalten der Pumpe steuerndes Ausgangssignal

Pumpe zur Folge hätte, deren Strorcversorgungskreis 20 beispielsweise dann erzeugt, wenn alle irei Ausgänge des

schon nach relativ kurzer Zeit abstellen, so daß auch in diesem Fall die Belastung der Batterie bei abgestelltem Fahrzeug begrenzt bleibt.

Der Abschaltvorgang des Versorgungstromkreises der Pumpe kann mittels einer elektronisch einfach realisier- « baren Schaltung dadurch gesteuert sein, daß die elektronische Überwachungseinrichtung einen mittels einer wahrend des Betriebes der Pumpe ansteigenden Spannung gesteuerten elektronischen Schalter aufweist, der bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes dieser Spannung den Stromversorgungskreislauf der Pumpe unterbricht.

Die Funktionen der Speicherung der Steuerspannung und der Festlegung der Zeitspanne, nach der die Pumpe endgültig abgeschaltet werden soll, sind gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln dadurch realisiert, daß die den elektronischen Schalter steuernde Spannung die Ladespannune des Ladekondensators einer zwischen dreistufigen Binärzählers //-Signal führen, was dem Zählerstand 7 entspricht.

Die Reaktivierung des Versorgungsstromkreises der Pumpe erfolgt dadurch, daß die Überwachungsschaltung bei eingeschalteter Zündung überbrückt ist, was dadurch realisiert sein kann, daß der Stromdurchgang durch die Arbeitsspule des Relais durch einen elektronischen Schalter gesteuert ist, der bei eingeschalteter Zündung geschlossen ist.

Wenn eine Zählschaltung vorhanden ist, dann kann die „Überbrückung" der Überwachungseinrichtung auch dadurch auf einfache Welse erzielt werden, daß der Zählerstand der Zählschaltung bei eingeschalteter Zündung auf Null gesetzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

FI g. 1 ein Blockschaltbild der Steuerungsvorrichtung,

Fig. 2 eine für die Überwachungseinrichtung geeiglkh Shl d

dem Plus-Pol und dem Minus-Pol der Spannungsversor- 40 nete elektronische Schaltung und

gungsquelle der Pumpe liegenden ÄC-Schaltung ist, deren Zeitkonstante in der Größenordnung der bei zulässiger Höchstleckrate zur Erzielung des erforderlichen Unierdruckes im Rezipienten notwendigen Betriebsdauer der Pumpe liegt und daß der Ladeyondensator nach Abschalten der Pumpe mit einer zweiten bestimmten Zcitkonstanle entladbar Ist, die um mindestens eine Größenordnung größer Ist als die Zeitkonstante des ersten /?C'-Gliedes. Diese Schaltung hat, wenn die Aufrechterhaltung des Mlndest-Unterdruckes Im Unterdrucksystem ein Einschalter, der Pumpe in kurzen Zeltabstünden erfordert, die Eigenschaft, daß nach jedem Pumpzyklus die Aufladung des Ladekondensators von einem höheren Ladungszustand aus erfolgt, so daß nach einer begrenzten Anzahl von Arbeitszyklen der Pumpe die .Schwellenspannung am Ladekondensator erreicht ist, die den elektronischen Schalter zum Abschalten des Versorgungsstromkreises der Pumpe betätigt. Sind jedoch die Zeitabstände der aufeinanderfolgenden Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung mit einer digital-elektronischen Überwachungseinrichtung.

Die in der FI g. 1 schematisch dargestellte Steuerungsvorrichtung steuert Im Betriebszustand die Stromversorgung einer Unterdruckpumpe 1, mit der ein Rezipient 2 evakuierbar Ist, der als Hllfsenerglespeicher für nicht dargestellte pneumatische Stellglieder eines Zentralverrlegelungssystems eines Personenkraftwagens dient. In so der vom Pluspol 3 zum Motor der Unterdruckpumpe 1, die eine Leistungsaufnahme von ca. 60 bis 100 Watt hat, führenden Stromversorgungsleitung 4 liegt ein Unterdruckschalter 6, der auf den Druck Im Rezipienten 2 anspricht, was durch eine vom Unterdruckschalter 6 zum Rezipienten 2 führende Vakuumleitung 7 veranschaulicht 1st. Liegt der Druck Im Rezipienten 2 unterhalb eines für die Betätigung der Stellglieder kritischen oberen Schwellwertes, so in der Unterdruckschalter geöffnet und die Stromzufuhr zu der Unterdruckpumpe 1

Arbeitszyklen der Pumpe relativ groß, sojlaß sieh der »o gesperrt. Der Unterdruckschalter 6 schließt und ermög-._._.. ^ licht ggf. die Stromzufuhr zu der Pumpe I, wenn dieser

kritische Schwellenwert überschritten wird. Ist gleichzeitig ein ebenfalls in der Stromversorgungsleitung 4 liegender, von einer elektronischen Überwachungseinrichtung 8 trt Kk 9 Rl 11

Lackkondensator auch bei großer Entlade-Zeltkonstante vollständig entladen kann, so ist es möglich, daß bei sehr langer Abstelldauer die Pumpe dauernd aktivierbar bleibt, so daß die Batterie schließlich doch sehr stark

belastet wird. Dies läßt sich durch eine größere Entlade- *>-' 8 gesteuerter Kontakt 9 eines Relais 11 geschlossen so

/citkonstanic vermelden. läuft die Pumpe 1 an und der Rezipient wird wieder

Will man jedoch auch eine Gewichtung der Betriebs- evakuiert. Erreicht der Druck einen vorgegebenen unte-

daucr der Pumpe für die Bestimmung des Ausschaltzelt- ren Schwellenwert, so öffnet der Unterdruckschalter 6

wieder und unterbricht die Stromzufuhr zur Unterdruckpumpe 1. Dieses Arbeltsspiel wiederholt sich so oft, bis die elektronische Überwachungseinrichtung den Kontakt 9 öffnet. Diese elektronische Überwachungseinrichtung 8 hat die Funktion, die Stromversorgung der Pumpe, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt Ist und die Batterie nicht aufgeladen wird, nach wenigen Arbeltszyklen zu sperren. Über eine Steuerleitung 12 liegt bei eingeschalteter Zündung, d. h. wenn das Fahrzeug In Betrieb Ist und die Batterie ständig nachgeladen wird, an der elektronischen Überwachungseinrichtung 8 eine Steuerspannung an, die das Relais 11 im abgefallenen Zustand hält. Indem der Kontakt 9 geschlossen und somit der Betriebszustand der Pumpe 1 allein durch den Unterdruckschalter 6 gesteuert Ist, dessen Funktion darin besteht, den Druck Im Rezipienten 2 In dem für die sichere Betätigung der Stellglieder erforderlichen Bereich zwischen den beiden Schwellenwerte zu halten.

Eine fQr die elektronische Steuerungsvorrichtung 8 geeignete Schaltung ist in der Fig. 2 dargestellt. Zwischen der Plus-Versorgungsleitung 4 und der Masseleltung 10 liegt ein erster PNP-Translstor Γ,, dessen Emitter an die Plus-Versorgungsleitung 4 und dessen Kollektor über einen ohm'schen Widerstand R_t mit der Masseleitung 10 verbunden Ist. Über einen weiteren Widerstand R, 1st der Kollektor des ersten Transistors T, mit der Basis eines zweiten Transistors T₁ verbunden, dessen Emitter mit der Plus-Versorgungsleitung 4 und dessen Kollektor mit der Plus-Anschlußklemme 13 der Arbeitsspule des Relais 11 verbunden Ist, dessen andere Anschlußklemme an Masse liegt. Zwischen der Basis des ersten Transistors T, und der Plus-Versorgungsleitung 4 liegt ein erster Ladewiderstand R\ In Reihe mit einer Diode D₂, die von der Plus-Versorgungsleitung zur Basis des Transistors T₁ In Durchlaßrichtung gepolt Ist. Zwischen den Plus-Anschluß eines Ladekondensators Ci und die Basis des ersten Transistors 7Ί ist ein zweiter Ladewiderstand R₂ geschaltet, der zusammen mit dem ersten Ladewiderstand R, und der Kapazität des Ladekondensators G die Zeitkonstante bestimmt, mit der der Ladekondensator Cl aufladbar Ist. Zwischen der Ausgangsklemme 16 des Unterdruckschalters 6 und der Massenleitung 10 liegt eine eine Diode D₁ und einen Widerstand R-, umfassende Reihenschaltung, wobei die Diode O) an die Ausgangsklemme 16 des Unterdruckschalters 6 angeschlossen und bei geschlossenem Unterdruckschalter 6 in Durchlaßrichtung beaufschlagt ist. Weiter ist an die Minus-Seite dieser Diode D) die Minus-Seite einer weiteren Diode D, angeschlossen, deren Pius-Seite an die Plus-Elektrode des Ladekondensators d angeschlossen ist, so daß dieser nur über den ersten Ladewiderstand R, und den zweiten Ladewiderstand R₁ aufladbar ist. Zwischen der Basis des ersten Transistors Γ, und der Masseleitung 10 liegt In üblicher Weise ein Schutzkondensator C₂ mit einer Kapazität in der Größenordnung von etwa 10 nF. Die Kapazität des Ladekondensators G liegt im mF-Bereich. Die durch das Produkt aus der Summe der beiden Ladewidertände R₁ und R₂ und der Kapazität des Ladekondensators Ci bestehende Lade-Zeitkonstante ist um mindestens eine Größenordnung kleiner als die durch den Entladewiderstand A₁ und die Kapazität des Ladekondensators Ci bestimmte Entladezeitkonstante, die vorzugsweise zwischen einer und drei Stunden beträgt.

Diese Schaltung arbeitet wie folgt: ist sowohl der Unterdruckschalter 6 als auch der Kontakt 9 des Relais 11, die die Stromzufuhr zu dem Motor der Pumpe 1 vermitteln, geschlossen, so befindet sich Transistor T, im leitenden Zustand, während Transistor I₁ gesperrt lsi. Über den ersten Ladewiderstand R,, die jetzt In Durchlaßrichtung beaufschlagte Diode D₂ und den zweiten > Ladewiderstand A₂ wird nun der Ladekondcnsator C, aufgeladen, während die Pumpe 1 arbeitet und den Rc/i- ι pienten evakuiert. Die Spannung an der Basis des Transistors Γι steigt nun mit dem Im wesentlichen durch die kleinere Ladezeltkonstante (R,+R₂)XC, bestimmten Zeltverlauf In Richtung auf den Sperrpegel des Trunsi-

in stors Γι an. Wird Im Rezipienten der untere Schwellenwert des Druckes vor dem Erreichen der Sperrspannung an der Basis des Transistors T, erreicht, so öffnet der Unterdruckschalter 6 und der Ladekondensator Ci entlädt sich über die In Durchlaßrichtung beaufschlagte ' Diode Di und den Entladewiderstand Ru wobei die Span- ' nung am Ladekondensator Ci wegen der großen Entlade- ^:: zeltkonstante R, ■ C, sehr langsam abnimmt. Schließt jetzt der Unterdruckschalter 6 wieder, bevor der Kondensator Ci weltgehend entladen Ist, so erfolgt die erneute Aufladung des Ladekondensators C, während des nächsten Betriebszyklus der Pumpe 1 von einem höheren Spannungswert aus, so daß ggf. schon während des zweiten Betriebszyklus die Sperrspannung für den Transistor Γι erreicht wird und dieser in den nicht leitenden Zustand Obergeht. Dadurch gelangt Transistor T₂, dessen Basis dann über die Widerstände R-, und R_t auf Masscpotentlai liegt. In den leitenden Zustand. Relais 11 zieht an und Oft net den Kontakt 9, so daß die Stromzufuhr zu der Pumpe 1 auch bei geschlossenem Unterdruckschalter 6 unterbrochen ist. Gleichzeitig wird über den Kontakt 9 , des Relais 11 eine Anzeigelampe 17 eingeschaltet, die , anzeigt, daß die Pumpe jetzt nicht mehr durch den Unterdruckschalter 6 gesteuert ist.
Um bei geschlossenem Unterdruckschalter 6 die »Sperrwlrkung« der Schaltung aufzuheben und die Pumpe 1 einzuschalten, genügt es, über die Stcucrlciiung 12 eine positive Spannung hinreichender Größe an die Basis des Transistors T₂ anzulegen, der dadurch gesperrt wird, worauf das Relais 11 abfällt und dadurch die Pumpe 1 einschaltet.

Die In der Fig. 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung unterscheidet sich von der anhand der Fig. I und 2 erläuterten Im wesentlichen nur durch den Aufbau der elektronischen Überwachungseinrichtung 8, die hier als Digitalschaltung aufgebaut ist. Die Überwachungseinrichtung gemäß Fig. 3 umfaßt eine astabile Kippstufe 18, die nur bei geschlossenem Unterdruckschalter 6 arbeitet. Von der astabilen Kippstufe 18 abgegebene Impulse werden mittels eines Binärzählers 19 gezählt.

Eine auf einen bestimmten Zählerstand oder gji. uuf verschiedene Zählerstände einstellbare Decodiereinrichtung 21 erzeugt ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Relais 11 zur Unterbrechung der Stromzufuhr zu der Pumpe 1 und zum Einschalten der Anzeigelampe 17.

Diese Steuerungsvorrichtung hält die Stromzufuhr zur Pumpe so lange unterbrochen, bis der Zähler 19 bei Betatigung der Zündung über die Steuerleitung 12 oder beim Öffnen der Fahrertüre über einen Tür- oder Schloßkontakt 22 einen Rücksetzimpuls erhält und die Steucrungsvorrichtung wieder in den betriebsbereiten Zustand übergeht.

Der Binärzähler 19 ist als dreistufiger Binärzähler ausgebildet und die Decodiereinrichtung als ein 3-Eingangs-UND-Glied, das somit auf den Ilöchstzählcr-

*5 stand anspricht, der nach sieben Arbeitszyklen erreicht wird. Der Zähler wird bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs auf Nuil zurückgesetzt. Vorteilhaft ist es auch, wenn beim Öffnen der Fahrertüre der Zählerstand des Binär-

/ilhlcrs 19 zunächst nur um eins erniedrigt wird, damit in
Füllen, In denen lediglich aus dem abgestellten Fahrzeug
Gegenstände geholt werden, das Fahrzeug aber abgestellt
bleibt, nichl anschließend nochmals die volle Betricbs-/yklen/iihl durchlaufen werden k;inn.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung des Betriebszustandes einer elektrisch betriebenen Unterdruckpumpe eines Kraftfahrzeuges, mit der in einem als Hllfsenerglespeicher für pneumatisch betätigbare Stellglieder ausgenutzten Rezipienten zwischen zwei vorbestimmten Schwellenwerten ein Mindestwert des Unterdruckes aufrechterhalten werden soll, mit einem auf den Druck im Rezipienten ansprechenden Unterdruckschalter, der die Pumpe einschaltet, wenn der Druck im Rezipienten einen oberen Schwellenwert überschreitet und die Pumpe wieder abschaltet, wenn der untere Schwellenwert des Drucks wieder erreicht ist, dadurch gekennzeichnet,