DE2906897A1

DE2906897A1 - Verfahren zur ueberwachung eines gasdruckspeichers und anordnung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE2906897A1
Application number: DE19792906897
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: GB2042645A; DE2906897C2; GB2042645B

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur überwachung eines Gasdruckspeichers nach der Gattung des Haur*:. an spruchs.

In Hydrauliksystemen werden benen Federspeichern sogenannte Gasdruckspeicher verwendet, d.h. Speicher, bei denen als Pederelement ein Gasvolumen dient, das sich auf der einen Seite einer Membrane im Speicher befindet. Derartige Speicher haben den Nachteil, daß das Gas diffundiert, wobei diese Diffusion meist von Exemplar zu. Exemplar unterschiedlich und außerdem von verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Temperatur, abhängig ist. Eine Reduzierung des eingefüllten Volumens an Gas bringt eine Erniedrigung der Federwirkung des Gasvolumens und damit einen Verlust an Speicherkapazität. Der herrschende Druck des Gases bei noch leerem Speicher - der sogenannte Fülldruck - darf für vorgegebene Anwendungsfälle vorgegebene Druckwerte nicht unterschreiten. Zur Überwachung könnte man an jedem Speicher einen Druckgeber vorsehen, der dann bei leerem Speicher von Zeit zu Zeit zu kontrollieren wäre.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Funktion eines Speichers jederzeit überwachbar ist und daß diese überwachung ohne großen Aufwand durchführbar ist. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn ohnehin «ine elektrische oder elektronische überwachungseinrichtung für bestimmte andere Funktionen vorgesehen ist, wie z.B. bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brems-Blockierschutzeinrichtung .

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Vorzugsweise wird automatisch, eine Warnung ausgelöst, wenn bei Erreichen des vorgegebenen Druckwerts eine vorgegebene Druckänderung pro Zeit nicht vorliegt. Wenn die Druckquelle unterschiedliche Mengen abgeben kann, muß dies dadurch berücksichtigt werden, daß die Schwelle der Druckänderung, pro Zeiteinheit entsprechend geändert wird.

Zur Messung der Druckänderung pro Zeiteinheit kann man den Druck im Hydraulikkreis auf einen federbelasteten Kolben wirken lassen, dessen Stellung von einem Positionsgeber gemessen wird. Differentiiert man dessen Ausgangssignal, so kann man das erhaltene, der Druckänderungsgeschwindigkeit proportionale Signal mit dem Schwellenwert vergleichen. Gleichzeitig kann man hier das Positionsgebersignal selbst, das abhängig vom Druck im Hydraulikkreis ist, mit einem vorgegebenen Wert in einem weiteren Komparator vergleichen. Bei Erreichen der Schwelle wird dann ermittelt, ob eine bestimmte Druckänderungsgeschwindigkeit erreicht ist oder nicht. Davon abhängig wird dann ein Yfarnsignal oder eventuell auch Gutsignal erzeugt.

Man kann auch einen Druckmesser vorsehen, und dessen dem Druck proportionales Signal differenzieren und mit dem Schwellenwert vergleichen. Mittels eines zweiten Komparators, dem das Drucksignal zugeführt wird und der bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwerts ein Signal erzeugt, läßt sich wieder ermitteln, ob die Druckänderungsgeschwindigkeit bei Erreichen dieses Druckwerts einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

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Man kann jedoch auch einen Druckschalter mit zwei Schaltschwellen vorsehen. Verzögert man das Signal der zuerst ansprechenden Sehaltschwelle um einen vorgegebenen Zeitwert und wählt - im Falle der Füllung des Speichers die zweite Schaltschwelle so, daß sie dem ninimal zulässigen Fülldruck entspricht, so kann man durch logische Verknüpfung der Ausgangssignale erreichen, daß ein Warnsignal erzeugt wird, wenn das verzögerte Signal vor dem Signal der zweiten Schaltschwelle erscheint. Wird die Überwachung bei Druckabbau durchgeführt, so muß das Signal der auf dem minimal zulässigen Füll druck liegenden Schaltschwelle verzögert werden und die andere Schaltschwelle muß bei etwas tieferem Druck ansprechen.

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

Durch die Erfindung wird 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 zeigen

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

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Fig. 2 - ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 3 - eine mögliche Ausführung der Auswerteelektronik der Fig. 2

Fig. 4 - ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Verlauf des Drucks P in einem Hydrauliksystem 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 ansteigt. In diesem Bereich (linker Anstieg) wird praktisch nichts in den Speicher gefördert} vielmehr liegt die Membrane aufgrund des im Gasvolumen des Speichers herrschenden 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 eingeschlossenen Luftanteilen usw. aufgenommen. Ab den Punkten 1a bis 3a ist der Fülldruck überwunden und nun nimmt der Speicher Flüssigkeit auf f Der Druckanstieg ist nun langsamer. Die Lage der Punkte 1a bis 3a. hänt von den vorhandenen Fülldrücken P1, Pmin und P2 ab. Diese Eigenschaften der Speicher bzw. die in zwei Bereiche unterteilte Ausbildung 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 P1 für den Speicher der Ladecharakteristik 3 -

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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 Druckeröhung 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 geprüft werden, ob man noch im Bereich der kleinen Druckänderung (Schlechtaussage) oder schon in dem Bereich der großen Druckänderung (Gutaussage) ist.

Eine mögliche Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen 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 Auswerteeinrichtung 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

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dem Komparator 24 zugeführt wird. Im Komparator wird das Signal der Klemme 20 mit einem der Druckschwellen Pmin entsprechenden Signal (Klemme 25) verglichen, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn diese Schwelle überschritten 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) entspricht. 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 ansteigen. Der Druckverlauf im System soll z.B. dem Verlauf 1 der Fig. 1 entsprechen. Dieser Druekverlauf wird durch den Kolben 13 in Verbindung mit dem Positionsgeber gemessen und der Anordnung der Fig. 3 zugeführt. Dort wird einmal im Komparator festgestellt, wann der Druck Pmin erreicht wird. Außerdem wird dort der Verlauf der zeitlichen Änderung 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

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kleinen Steigung der Ladecharakteristik erreicht (Fall Kurve 2), so entsteht wegen der Inversion ein Ausgangssignal des UND-Gatters und damit eine Warnung.

Über die Klemme 28 wird die Schwelle der zeitliehen 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 Überprüfung während der Entladung des Speichers 12 mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt werden soll. Die Sehaltschwelle 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 erzeugen. Das Signal des Druckschalters 30 wird dem Zeitglied

32 zugeführt, das das zugeführte Signal um eine vorgegebene 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 (i=Ladecharakteristik der Fig. 1) erreicht ist. Das Signal am Ausgang des Zeitglieds 32 wird einem Monoflop 34 zugeführt, 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 ansteht, also die Schwelle noch nicht unterschritten 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. 030036/0166

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Claims

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12.2.1979 He

Anlage zur

Patent- und Gebrauchsmuster-

Hilfsanmeldung

ROBEPT BOSCH GmbH, Postfach 50, 7000 Stuttgart 1

Verfahren zur fjberwacbting eines Gasdruckspeichers und Anordnung zu dessen Durchführung

Patentansprüche

Verfahren zur Überwachung eines Gasdruckspeichers auf eine bestimmten Anforderungen genügende Speicherfähigkeit für hydraulisches Druckmittel, das im Speicher gegen die elastische Kraft eines Gaskissens unter wechselndem Druck gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufladung des entladenen Speichers durch eine Druckguelle oder eine Entladung des aufgeladenen Speichers eingeleitet wird und daß ineßtechnisch ermittelt wird, ob die Druckänderung pro Zeiteinheit im Speicher bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwerts einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Warnung ausgelöst wird, wenn die vorgegebene Druckänderung pro Zeit bei Erreichen des vorgeoebenen Druckwerts nicht vorhanden ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich ändernder Abgabemenge der Druckquelle oder Änderung der Druckabbauverhält— nisse die Schwelle der Druckänderung pro Zeiteinheit entsprechend geändert wird.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Druckänderung pro Zeiteinheit ein dem Druck im Speicher ausgesetzter federbelasteter Hilfskolben vorgesehen ist, daß dieser mit einem Positionsgeber verbunden ist, der ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Kolbenstellung abgibt, daß Mittel vorgesehen sind, die ein von der Änderung pro Zeiteinheit dieses Positionsgebers abhängiges Änderungssignal erzeugen und daß ein Komparator zum Vergleich des Änderungssignals mit dem Schwellwert vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Komparator vorgesehen ist, in dem das Signal des Positionsgebers mit einem dem vorgegebenen Druckwert entsprechenden Signal verglichen wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmesser vorgesehen ist, der ein dem jeweiligen Druck im Speicher entsprechendes Signal erzeugt, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die daraus ein der zeitlichen Änderung entsprechendes Signal erzeugen und daß ein Komparator vorgesehen ist, in dem dieses Signal mit dem Schwellenwert verglichen wird.

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7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Komparator vorgesehen ist, in dem das Ausgangssignal des Druckgebers mit einem Signal dem vorgegebenen Druckwert entsprechenden Signal verglichen wird.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckschalteinrichtung mit wenigstens zwei Schaltschwellen vorgesehen ist, daß der Ausgang der zuerst ansprechenden Schaltschwelle einem das Signal um eine vorgegebene Zeit verzögerndes Zeitglied zugeführt wird, daß der Ausgang des Zeitglieds und der Ausgang der anderen Schaltschwelle Vergleichsmitteln zugeführt werden, die feststellen, ob das verzögerte Signal vor dem Signal der zweiten Schaltschwelle auftritt und dann ein Störsignal erzeugen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei'Speichern für die Bremsen und/oder die Servolenkung von Kraftfahrzeugen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Äuswerteelektronik für die Überwachung in einer für sonstige Anwendungen vorhandenen Elektronik im Fahrzeug integriert ist.

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