DE69727563T2 - Vorratsbehälteranordnungen für hydraulische fahrzeugbremssysteme - Google Patents

Vorratsbehälteranordnungen für hydraulische fahrzeugbremssysteme Download PDF

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T11/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant
    • B60T11/10Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic
    • B60T11/26Reservoirs

Description

  • Die Erfindung betrifft Reservoireinheiten für hydraulische Fahrzeugbremssysteme. Eine Reservoireinheit mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen ist beispielsweise aus der US-A-4 981 016 bekannt.
  • Es existiert das Problem, Reservoireinheiten zu überfüllen, mit dem damit einhergehenden Risiko des Überlaufens, was nicht nur unsauber ist, sondern auch eine Brandgefahr darstellt. Dies kann einfach durch Befüllen bis zur Oberkante, über das markierte "Max"-Niveau hinaus auftreten. In Bremssystemen, bei denen die Reservoireinheit ein Fluidvolumen zur Versorgung einer Pumpe enthält, die ihrerseits einen Speicher beschickt, könnte dann, wenn das Reservoir überfüllt wird, während der Speicher beschickt wird, eine nachfolgende Entladung des Speichers ein Überlaufen mit den damit verbundenen, oben diskutierten Problemen verursachen.
  • Darüber hinaus wird in hydraulischen Fahrzeugbremssystemen, bei denen eine Radbremse durch einen ersten, eine unter Druck stehende Hydraulikfluidquelle unter der Steuerung des Steuerventils umfassenden Servokreislauf und einen zweiten hydrostatischen Reservekreislauf betätigt zu werden vermag, der dazu in der Lage ist, die Bremse bei einem Versagen des ersten Kreislaufs hydrostatisch von einem pedalbetätigten Hauptzylinder aus zu betätigen, jeder Kreislauf mit Hydraulikfluid aus einem zugeordneten Reservoir versorgt. Typischerweise kann ein derartiges Bremssystem vom elektrohydraulischen Brake-by-Wire-Typ (EMB) sein, bei dem das Steuerventil ein solenoidbetätigtes Ventil umfasst, das durch einen Erregungsstrom von einer elektronischen Steuereinheit betätigt wird, dessen Größe durch die Betätigung eines Bremspedals bestimmt wird. Die Hydraulikfluidquelle unter Druck kann durch einen gasgeladenen Hydraulikspeicher bereitgestellt sein.
  • In derartigen bekannten hydraulischen Bremssystemen ist es wünschenswert, das Fluid in dem hydrostatischen Kreislauf von demjenigen in dem ersten Servokreislauf zu trennen. Jedoch verursachen bestimmte Fehler in dem System, dass Fluid aus dem Reservoir des einen Kreislaufs in das Reservoir des anderen Kreislaufs überführt wird. Eine derartige Überführung von Fluid kann in jede Richtung stattfinden. Der Fehler wird schließlich durch einen Fluidniveau-Warnanzeiger (FLWI) erfasst, mit dem jedes Reservoir ausgestattet ist. Ein FLWI wird durch das verringerte Fluidniveau in seiner zugehörigen Kammer betätigt, es kann jedoch sein, dass es für das System nicht möglich ist, die zugrundeliegende Ursache genau zu diagnostizieren. Bei derartigen Systemen kann ein Wartungsingenieur eine falsche Hauptkomponente eines speziellen Kreislaufs austauschen.
  • Fehler, die eine Überführung von Fluid von einem Reservoir in ein anderes verursachen können, umfassen:
    • a) ein Leck einer Dichtung, die den hydrostatischen Reservekreislauf an einem Rückfluss in eine Reservoirleitung des ersten Servokreislaufs trennt; und/oder
    • b) eine Blockierung einer Rückführleitung von einem solenoidbetätigten Ventil zu dem Reservoir.
  • Wenn der Fehler nicht korrekt diagnostiziert wird, kann der Fall auftreten, dass ein komplettes solenoidbetätigtes Ventil unnötigerweise ersetzt wird, obwohl nur eine Blockierung einer Rückführleitung vorliegt.
  • Wenn Fluid in einem Reservoir einfach wieder aufgefüllt wird, ohne den tatsächlichen Fehler zu identifizieren und zu beheben, kann eine Warnlampe des FLWI ausgeschaltet werden, es kann jedoch eventuell ohne Warnung ein Überlaufen des anderen Reservoirs auftreten. Dies ist nicht nur unsauber, sondern stellt, was wichtiger ist, wie oben beschrieben, eine Brandgefahr dar.
  • Selbstverständlich kann das Problem durch die Bereitstellung zweier separater Reservoirs beseitigt werden, von denen jedes mit einem individuellen Befüllungsstelle versehen ist. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die zwei Reservoirs eine einzige gemeinsame Befüllungsstelle aufweisen. Die bequemste Möglichkeit, dies zu erreichen, würde darin bestehen, die zwei Reservoirs in einen gemeinsamen Behälter mit zwei Kammern zu integrieren, die durch eine Trennwand in ähnlicher Weise getrennt sind, wie es bei an pedalbetätigte Tandemhauptzylinder angepassten bekannten Reservoirs der Fall ist. Ein derartiger kombinierter Behälter vermeidet auf ordentliche Art und Weise das Risiko eines Überlaufens aus einem Reservoir, er macht jedoch Versuche zur Erfassung der eine Überführung von Fluid verursachenden Fehler zunichte. Überschüssiges Fluid in einer Kammer des Behälters ergießt sich in die andere Kammer, so dass sich die Niveaus nicht verändern. Es wäre jedoch selbstverständlich eine einfache Maßnahme, die Trennwandhöhe so zu wählen, dass sie das normale Maximalniveau für eine der zwei Kammern überschreitet, dies würde jedoch nur die Erfassung einer Überführung in eine Richtung ermöglichen. Eine der artige Überführung kann nicht in einer entgegengesetzten Richtung von der Kammer des ersten Servokreislaufs in die Kammer des zweiten hydrostatischen Reservekreislaufs stattfinden, da das Fluidniveau in der Kammer für den zweiten hydrostatischen Reservekreislauf nach dem Füllen des Behälters immer auf gleicher Höhe mit der Oberkante der Trennwand ist. Jedes zusätzliche Fluid, das beispielsweise, wie oben beschrieben, zur Kompensation eines Lecks aufgrund einer blockierten Rückführleitung zugeführt wird, fließt lediglich über die Trennwand und zurück in die Kammer, die den ersten Servokreislauf versorgt.
  • Gemäß einem Aspekt unserer Erfindung stellt unsere Erfindung eine Reservoireinheit für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit mindestens einer Kammer zum Speichern von Hydraulikfluid und einer Einfüllkappe bereit, die auf der Reservoireinheit angebracht zu werden vermag, um eine Einfüllöffnung für die Kammer abzudichten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Reservoireinheit mit einer Einrichtung zur Vergrößerung des effektiven Volumens der Kammer versehen ist, wobei die Einrichtung automatisch mit dem Anbringen der Einfüllkappe auf der Reservoireinheit zum Abdichten der Einfüllöffnung wirksam ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt unserer Erfindung ist bei einer Reservoireinheit für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit einem gemeinsamen Behälter für Hydraulikfluid, der innen mittels einer unperforierten Trennwand in erste und zweite Kammern unterteilt ist, wobei der Behälter eine einzige Einfüllöffnung aufweist, die durch eine Einfüllkappe geschlossen zu werden vermag und durch die eine der Kammern direkt befüllt werden kann, wobei die andere Kammer indirekt durch Überlaufen über die Trennwand bis zu einem vorgegebenen Niveau gefüllt wird, die eine Kammer mit einer Einrichtung zur automatischen Vergrößerung ihres effektiven Volumens mit dem Anbringen der Einfüllkappe an dem Behälter zum Abdichten der Einfüllöffnung versehen.
  • Die Vergrößerung des effektiven Volumens der einen Kammer stellt sicher, dass das Fluidniveau in der Kammer in ausreichendem Maße unter die Trennwandhöhe verringert wird, um ein Überlaufen von Fluid aus der Kammer über die Trennwand und in die andere Kammer zu vermeiden. Dies wird durch die Aufnahme eines vorgegebenen Fluidvolumens in einer Kammer erreicht, deren effektives Volumen vergrößert wurde.
  • Wenn das Reservoir in einem hydraulischen Fahrzeugbremssystem des oben beschriebenen bekannten Typs installiert ist, führt die eine Kammer dem zweiten hyd rostatischen Reservekreislauf Fluid zu und die andere Kammer führt dem ersten Servokreislauf Fluid zu. Dies ermöglicht, dass jegliche Überführung von Fluid, beispielsweise aufgrund eines Dichtungslecks, von dem Servokreislauf in den hydrostatischen Kreislauf infolge einer Veränderung des Fluidniveaus in der einen Kammer erfasst werden kann. Solange das ursprüngliche Niveau unter der Trennwandhöhe liegt, wird es lediglich überlaufen.
  • Die Einrichtung zur Vergrößerung des effektiven Volumens der Kammer umfasst ein hohles Element, das in der Kammer aufgenommen und von der ersten Stellung, in der es in der Kammer ein erstes gegebenes Volumen definiert, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das effektive Volumen der Kammer auf ein zweites gegebenes Volumen vergrößert ist, und in der das Fluidvolumen, das dann in der Kammer aufgenommen werden kann, unter der Höhe der Trennwand liegt.
  • Das hohle Element kann einen Faltenbalg umfassen, der sich, wenn die Kammer mit Fluid gefüllt ist, in der voll expandierten Stellung befindet, in der die Kammer ein erstes gegebenes Volumen aufweist, der jedoch durch Zusammenwirken mit der Einfüllkappe kontrahiert wird, um das effektive Volumen der Kammer auf das zweite vorgegebene Volumen zu vergrößern. Der Faltenbalg ist vom Inneren der Kammer abgesperrt, so dass kein Fluid in den Faltenbalg eintritt.
  • Das Innere des Faltenbalgs kann in die Atmosphäre entleert werden. Alternativ dazu kann es durch ein Rohr mit dem Reservoirinneren über dem Fluidniveau verbunden sein. Dies stellt nicht nur sicher, dass im Inneren des Faltenbalgs kein Vakuum erzeugt wird, es ermöglicht auch, dass jegliches Fluid, das durch die Wand des Faltenbalgs eindringt, in das Reservoir zurückgeführt werden kann, anstatt dem System verloren zu gehen.
  • Bei einer anderen Anordnung kann das hohle Element ein hohles Gefäß umfassen, das nach unten in die Kammer verschoben wird, wenn die Einfüllkappe auf dem Behälter angebracht wird, wobei die anfängliche Bewegung des Gefäßes eine Verschiebung des Fluids über die Trennwand in die andere Kammer und eine Verringerung des effektiven Volumens der Kammer auf ein gegebenes Maß bewirkt und eine weitere Bewegung des Gefäßes unter die Oberfläche des Fluids eine Aufnahme des Fluids in dem Gefäß durch Überlaufen über seinen Rand bewirkt, wodurch das Fluidniveau in der Kammer unter die Trennwandhöhe gesenkt und das effektive Volumen der Kammer auf das gegebene Volumen verringert wird.
  • In Bremssystemen, bei denen die unter Druck stehende Hydraulikfluidquelle durch einen gasgeladenen Hydraulikspeicher bereitgestellt wird, ist die Gasladung von dem Hydraulikfluid durch eine flexible Membran getrennt. Unter bestimmten Bedingungen, die insbesondere durch in heißen Ländern vorherrschende Betriebsbedingungen verschlimmert werden, existiert eine Neigung des vorgeladenen Gases, durch die Membran hindurchzutreten, wodurch die nutzbare Energiespeicherkapazität des Systems verringert wird. Eine derartiger Schaden würde nur bemerkt werden, wenn das System bei der Erfüllung einer Fahrerbremsanforderung versagt. Ein unerwartetes Versagen nach einer kurzen Lebensdauer ist jedoch für EMB-Systeme inakzeptabel.
  • Das Problem kann durch die Bereitstellung hydraulischer Speicher beseitigt werden, bei denen eine vernachlässigbare Alterung auftritt. Derartige Speicher sind jedoch wahrscheinlich zu teuer oder zu sperrig oder beides.
  • Verbesserte Ausführungsformen gegenwärtig eingesetzter gasgeladener Speicher könnten akzeptabel sein, vorausgesetzt es könnte eine Warnung abgegeben werden, bevor ein gefährliches Schadenausmaß erreicht ist. In seiner gegenwärtigen Form verfügt das bekannte System nur über sehr begrenzte Informationen über den Kreislauf zur Ladung des Speichers. Wenn der Speicher vollständig zu entladen wäre, wäre es eine einfache Maßnahme für das System, den Kniepunkt in einer Kennlinie des Drucks über der Zeit zu identifizieren, der auftritt, wenn der vorgeladene Druck entweder während des Entladens oder ausgehend von keinem Druck während des Ladens erreicht wird. Dies routinemäßig zu tun, ist jedoch mit einer Beeinträchtigung der Leistung des Systems durch vorsätzliches Entladen des Speichers verbunden. Dies ist inakzeptabel. Während in der Tat gelegentlich eine Entladung aufgrund eines natürlichen Lecks auftreten kann, beispielsweise wenn ein Fahrzeug für eine beträchtliche Zeitdauer geparkt ist, z. B. über ein Wochenende, besteht keine Möglichkeit, sicherzustellen, dass dies im Betrieb ausreichend häufig oder überhaupt passiert. Daher ist ein derartiges Verfahren inakzeptabel.
  • Bei einem anderen Verfahren kann das System die zur Erzielung eines gegebenen Anstiegs des Speicherdrucks benötigte Ladezeit überwachen. Während dies einen vorgeladenen Druck anzeigen kann, bedeutet das Fehlen einer Abweichung von dem erwarteten Ergebnis nicht, dass kein Fehler aufgetreten ist. Die Wirkungen eines Vorladungsverlusts auf die Ladezeit wären ähnlich, aber entgegengesetzt gerichtet zu den Wirkungen eines ähnlichen Ausmaßes eines Verlusts der Leistungsfähigkeit einer Pumpe zum Laden des Speichers. Somit könnte das Auftreten eines der zwei Fehler ohne den anderen zuverlässig erfasst werden, eine derartige Erfassung wäre jedoch schwierig zu erreichen, wenn beide Komponenten gleichzeitig nachlassen würden. Das Lecken von Fluid aus dem unter Druck stehenden System in das Reservoir während des Ladens, beispielsweise durch das Steuerventil, hätte eine ähnliche Wirkung wie eine verringerte Leistungsfähigkeit der Pumpe.
  • Zusätzlich zu den obigen Ungewissheiten hängt der Druck des Gases und somit die Ladekennlinie nicht nur von der verbleibenden Masse des Gases, sondern auch von seiner Temperatur ab. D. h., die Ladezeit variiert in Abhängigkeit der Temperatur, sogar wenn kein Gasleck vorhanden ist. Ohne Temperaturdaten könnten sogar ohne eine Pumpenschädigung oder eine Leckage nur große Gasverluste, größer als ungefähr 40%, zuverlässig erfasst werden. Somit können unter realistischen Betriebsbedingungen durch dieses Verfahren keine angemessenen Warnungen garantiert werden, sofern nicht die Gastemperatur abgeleitet werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt unserer Erfindung ist das Reservoir in einem hydraulischen Fahrzeugbremssystem mit einer unter Druck stehenden Hydraulikfluidquelle mit einem proportionalen Fluidniveausensor versehen.
  • Vorzugsweise umfasst die unter Druck stehende Hydraulikfluidquelle einen gasgeladenen Hydraulikspeicher.
  • Der proportionale Fluidniveausensor ermöglicht es dem System, einen Volumenverlust in dem Reservoir, beispielsweise aufgrund eines Abzugs von Fluid aus dem Reservoir zur Kompensation einer Volumenänderung in dem Speicher als Folge eines Durchtritts von Gas durch die Membran in dem Speicher und/oder einer Beschädigung der Pumpe zum Laden des Speichers zu identifizieren. Somit ist ein derartiger Volumenverlust, wie er von dem Sensor angezeigt wird, ein Anzeichen für einen Druckverlust in dem Speicher.
  • Der Erfassungsprozess umfasst einen Vergleich des aus dem Reservoir abgezogenen Volumens während des Ladens zwischen zwei Drücken, d. h. ml/bar, nicht nur ml, mit vorbestimmten Erwartungen.
  • Wenn die Umgebungstemperatur bekannt wäre, könnten die Erwartungen ziemlich genau formuliert werden, was die Erfassung relativ kleiner Gasverluste, obwohl immer noch nicht sofort, ermöglichen würde. Wenn die Umgebungstemperatur, was nahezu sicher der Fall ist, unbekannt ist oder von anderen Daten abgeleitet werden muss, dann müssen die Erwartungen mit einer entsprechend größeren Toleranz ge bildet werden, d. h. ein größerer Gasverlust ist erforderlich, bevor eine sichere Abschätzung möglich ist.
  • Es ist klar, dass sich ohne eine Betätigung des hydraulischen Bremssystems jedes aus dem Reservoir während des Ladens abgezogene Nettovolumen im Speicher wiederfinden muss. Somit sollte nahezu jeder Nichtbremsungsteil eines Ladezyklus zur Durchführung der Überprüfung ausreichend sein. Da der Durchtritt von Gas ein Langzeiteffekt ist, sollte es einfach sein, ausreichend Gelegenheit zur Überwachung des Gasvolumens zu finden und eine rechtzeitige Warnung bereitzustellen. Somit ermöglicht unsere Erfindung eine zuverlässige Erfassung in einem nutzvoll frühen Stadium.
  • Einige Ausführungsformen unserer Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, von denen:
  • 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine Reservoireinheit für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit einer von einem Behälter entfernten Einfüllkappe ist;
  • 2 eine schematische Ansicht einer sich in Position befindenden Einfüllkappe ist;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht der Anordnung des unteren Endes eines Faltenbalgs in dem Behälter ist;
  • 4 eine der 1 ähnliche Ansicht ist, die jedoch eine Modifikation zeigt;
  • 5 eine vergrößerte Ansicht des Zusammenwirkens zwischen dem unteren Ende des Faltenbalgs und dem Behälter ist;
  • 6 ein schematischer Längsschnitt durch eine weitere Reservoireinheit ist;
  • 7 eine weitere der 1 ähnliche Ansicht ist, die jedoch eine Modifikation zeigt;
  • 8 ein Übersichtsplan eines EMB-Bremssystems ist;
  • 9 ein schematischer Längsschnitt durch eine typische Reservoireinheit zur Verwendung in dem in 8 dargestellten System ist; und
  • 10 ein Diagramm ist, in dem das Verhältnis zwischen dem Druck und dem Volumen in einem Hydraulikspeicher dargestellt ist.
  • Die in den 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen dargestellte Reservoireinheit umfasst einen Behälter 1, der durch eine aufrechte unperforierte Trennwand 4 in eine erste Kammer 2 und eine zweite Kammer 3 unterteilt ist. Der Behälter 1 kann durch eine einzige Einfüllöffnung 5 unmittelbar über der Kammer 2 befüllt werden, wobei die Kammer 3 durch Überlaufen über die Trennwand 4 befüllt wird.
  • Wenn die Reservoireinheit in einem hydraulischen Fahrzeugbremssystem eingebaut ist, führt die Kammer 2 durch einen Auslass 6 einem hydrostatischen Reservekreislauf Fluid zu und die Kammer 3 führt einem Servokreislauf Fluid zu, wobei das Fluid von einem Auslass 7 einer Pumpe zugeführt und durch einen Einlass 8 zur Reservoireinheit zurückgeführt wird.
  • Jede Kammer 2, 3 ist mit entsprechenden Fluidniveausensoren 9, 10 ausgestattet.
  • Ein flexibler Faltenbalg 12 ist in der Kammer 2 aufgenommen und erstreckt sich aufrecht von ihrer Grundplatte 13. Wie in 3 dargestellt ist, ist ein Rand der eine Öffnung umgebenden und einen Auslass umfassenden Grundplatte 13 abdichtend in einer auswärts gerichteten Dichtnut am Sockel des Faltenbalgs 12 aufgenommen. An seinem oberen Ende ist der Faltenbalg 12 vom Inneren der Kammer abgesperrt. Eine kreisförmige Platte 15 wird vom unteren Ende einer Stange 16 getragen, die ihrerseits axial von einer Einfüllkappe 17 zum Abdichten der Einfüllöffnung 5 herabhängt.
  • Wie in 1 der Zeichnungen dargestellt ist, ist der Faltenbalg 12 normalerweise voll expandiert, um das effektive Volumen der Kammer 2 zu verringern. Der Behälter wird durch die Einfüllöffnung 5 mit über die Trennwand 4 laufendem Fluid gefüllt, bis das Fluid in der Kammer 3 ein gewünschtes Niveau erreicht hat, das durch eine Markierung an dem Behälter angezeigt ist. An diesem Punkt steht das Fluid in der Kammer 2 im Wesentlichen auf Trennwandhöhe. Anschließend wird die Einfüllkappe 17 wieder aufgesetzt, wobei anfänglich ein kleines Fluidvolumen durch das Volumen der eingeführten Platte 15 und der Stange 16 über die Trennwand 4 und in die Kammer 3 verdrängt wird. Die Platte 16 wirkt dann mit dem oberen Ende des Faltenbalgs 12 zusammen und kontrahiert den Faltenbalg 12 zunehmend bis zu seiner in 2 dargestellten vollständig kontrahierten Stellung. Eine derartige Kontraktion des Faltenbalgs 12 verringert das effektive Volumen der Kammer 2, um das Fluidniveau in der Kammer von Trennwandhöhe auf ein gewünschtes Maximalniveau unter Trennwandhöhe zu senken.
  • Da die Fluidniveaus in den zwei Kammern 2 und 3 unter der Höhe der Trennwand 4 liegen, können sich die Volumina der zwei Fluide unter keinen Umständen mischen. Dies stellt sicher, dass mit einem Kreislauf verbundene Fehler nicht mit Fehlern verwechselt werden können, die mit dem anderen Kreislauf zu tun haben. Insbesondere wird ein Fluidtransfer infolge eines Dichtungslecks aus dem unter höherem Druck stehenden Servokreislauf in den unter niedrigerem Druck stehenden hydrostatischen Kreislauf als erhöhtes Niveau in der Kammer 2 erkennbar, begleitet von einem entsprechenden Absinken des Niveaus der Kammer 3. Andere Fehler, wie z. B. ein Lecken in die Atmosphäre beeinflussen nur das Niveau in einer entsprechenden Kammer.
  • In der in 4 dargestellten modifizierten Anordnung ist das Innere des Faltenbalgs 12 durch ein Rohr 20 mit dem oberen Ende des Behälters verbunden. Wie detailliert in 5 dargestellt ist, hat das untere Ende des Faltenbalgs einen radialen Wulst 21, der um einen nach oben stehenden Rand 22 herum abdichtet ist, welcher eine Öffnung in der Grundplatte 13 umgibt und der zu dem Rohr 20 führt.
  • Die Bereitstellung des äußeren Rohrs 20 stellt sicher, dass jedes während der Lebensdauer der Reservoireinheit in das Innere des Faltenbalgs 12 eindringende Fluid in dem System gehalten und in den Behälter zurückgeführt wird, statt durch ein mögliches Leck, das bei der oben mit Bezugnahme auf die 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen beschriebenen Anordnung auftreten kann, verlorenzugehen.
  • In der in 6 dargestellten Anordnung wird auf den Faltenbalg 12 verzichtet und ein hohles Gefäß 30 wird vom unteren Ende der Stange 16 getragen. Das Gefäß umfasst ein Behältnis mit einer oberen oder Deckwand 31, die einen perforierten Aufbau aufweist und durch die das Gefäß 30 von der Stange 16 getragen wird.
  • Im Betrieb werden beide Kammern 2 und 3 des Behälters 1 wie oben beschrieben gefüllt. Wenn sich das Niveau in der Kammer 3 auf Trennwandhöhe befindet, wird das Gefäß in die Kammer 2 eingeführt, um anfänglich das Fluid aus der Kammer 2 über die Trennwand 4 und in die Kammer 3 zu verdrängen. Wenn die Platte 31 untergetaucht ist, tritt Fluid durch die Perforationen in der Deckwand 31 in das Gefäß 30 ein, das so seinerseits das Fluid aus der Kammer 2 aufnimmt, um dadurch ihr effektives Volumen zu verringern und infolgedessen das Fluidniveau unter die Trennwandhöhe zu senken.
  • Bei der in 6 dargestellten Anordnung ist es ebenfalls unmöglich, dass sich das Fluid in den Kammern 2 und 3 während der Lebensdauer der Reservoireinheit mischt, da sich das endgültige eingefüllte Fluidvolumen in der Kammer 2 unter der Höhe der Trennwand 4 befindet.
  • Das Gefäß 30 umfasst Abflussöffnungen, durch die Fluid zurück in die Kammer 2 abfließen kann, wenn die Einfüllkappe 17 von dem Behälter 1 abgenommen wird.
  • Bei der in 7 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Reservoireinheit führt die Einfüllöffnung 5 der Kammer 3 für den Pumpenkreislauf unmittelbar Fluid zu und die Stange 16 wirkt durch die kreisförmige Platte 15 mit dem Faltenbalg 12 zusammen, der selbst in der Kammer 3 aufgenommen ist. Der Einlass 8 zu der Kammer 3 ist in der Wand des Behälters über dem maximalen Fluidniveau 40 angeordnet, das im Wesentlichen durch die Trennwandhöhe bestimmt wird.
  • Normalerweise wird der Behälter bis zu dem maximalen Niveau 40 gefüllt. Sollte der Behälter jedoch bis zu einer Höhe über diesem Niveau gefüllt werden, was durch ein zusätzliches Volumen über der Trennwand 4 ermöglicht sein kann, dann besteht ein ernsthaftes Risiko für ein Überlaufen.
  • Die oben beschriebene Situation wird verschlimmert, wenn der Behälter bis zum Überlaufen gefüllt wird, während ein Speicher des Servokreislaufs durch die Pumpe geladen wird.
  • Wenn die Einfüllkappe 17 wie in der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform wieder aufgesetzt wird, wird der Faltenbalg 12 zur Vergrößerung des effektiven Volumens der Kammer 3 kontrahiert, wodurch alles überschüssige Fluid einschließlich des durch den Einlass 8 aus dem Speicher zurückgeführten Fluids unter der maximalen Fluidniveaulinie 40 aufgenommen wird.
  • Die Kapazität des Faltenbalgs 12 ist so gewählt, dass sie zur Aufnahme des maximal gespeicherten Volumens ausreichend ist, so dass sichergestellt ist, dass ein Überlaufen nicht auftritt.
  • Bei der in 2 der Zeichnungen dargestellten Reservoireinheit können die Wände des Behälters eine abgestufte oder zunehmende Dicke in Richtung des Bodens des Behälters aufweisen.
  • Bei einer derartigen Anordnung kann ein akustischer Wandler als Fluidniveauerfassungseinrichtung vorgesehen sein, wobei der Wandler im Ultraschallbereich arbeitet. Ein Schallpuls wird durch einen kleinen Streifen eines Piezomaterials erzeugt, das in der Seite des Behälters angeordnet ist und als Lautsprecher wirkt. Der Wandler wird dann umgeschaltet, um als Mikrofon zu wirken, so dass aus der Amplitude des reflektierten Signals die An- oder Abwesenheit von Fluid an der inneren Behälterwand abgeleitet werden kann. (Ebenso kann die Ankunftszeit verwendet werden, wenn ein Metallreflektor gegenüber dem Sensor positioniert ist).
  • Wenn ein elektrisch unterteilter Streifen hinter dem gestuften Wandabschnitt des Behälters (in vertikaler Richtung) ausgerichtet ist, kann die Stufe, an der Fluid zuerst erfasst wird, einfach identifiziert werden. Ein derartiger geschalteter (quasiproportionaler) Mehrstufensensor kann jeden der Sensoren 9 und 10 in der oben beschriebenen Anordnung bilden.
  • Bei dem in den 8 bis 10 der beigefügten Zeichnungen dargestellten hydraulischen Fahrzeugbremssystem ist ein erster Servokreislauf 51 zur Betätigung von Bremsen 52, 53, 54, 55 an Rädern 56, 57, 58, 59 für normale Betriebsbremsungen vorhanden, und ein Notfall- oder hydraulischer Bremskreislauf 60 ist zur Betätigung der Bremsen bei einem Versagen des Servokreislaufs 51 bereitgestellt.
  • Der Servokreislauf 51 umfasst eine von einem Motor 62 angetriebene Pumpe 61, die Fluid aus einem Reservoir 63 abzusaugen vermag, um einen Hydraulikspeicher 64 zu laden, der seinerseits die Kraft zur Betätigung der Bremsen für normale Betriebsbremsungen unter der Steuerung eines solenoidbetätigten Hauptsteuerventils 65 bereitstellt. Ein Erregungsstrom zur Betätigung des Steuerventils 65 wird von einer elektronischen Steuereinheit 66 geliefert, die ihrerseits in Reaktion auf eine Betätigung eines Pedals 68 durch einen Fahrer Anforderungssignale von einem Potentiometer 67 empfängt. Bei einem Versagen des Servokreislaufs 51 betätigt das Pedal 68 einen Hauptzylinder 69, der den hydrostatischen Kreislauf 60 umfasst.
  • Der Speicher 64 ist vom gasgeladenen Typ, bei dem ein unter Druck stehendes Gasvolumen in einer Kammer 70 angeordnet ist, die von dem Hydraulikfluid in einer Kammer 71 durch eine aus einem Elastomermaterial bestehende flexible Membran 72 getrennt ist.
  • Das Reservoir 63 ist mit einem proportionalen Niveausensor 75 ausgestattet, der eine kontinuierliche Anzeige des Fluidvolumens in dem Reservoir bereitstellt. Somit zeigt jede Verringerung des Fluidvolumens in dem Reservoir 63 dem Fahrer an, dass eine entsprechende Druckverringerung in dem Hydraulikspeicher 64 aufgetreten ist. Dies kann durch den Durchtritt von Gas durch die Membran und/oder eine Degeneration der Pumpe verursacht sein.
  • Bei dem in 8 der Zeichnungen dargestellten System ist das Reservoir 63 für den Servokreislauf 51 von einem Reservoir 79 für den Hauptzylinder 69 getrennt. Zur Vereinfachung des Einbaus werden die zwei Reservoirs vorzugsweise zu einer einzigen Reservoireinheit kombiniert, wie in 9 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.
  • Bei der in 9 dargestellten Reservoireinheit ist ein Behälter 80 durch eine Trennwand 81 in eine größere Kammer 82 und eine kleinere Kammer 83 unterteilt. Die größere Kammer 82 legt das Reservoir für den Servokreislauf 51 fest und die kleinere Kammer 83 legt das Reservoir für den hydrostatischen Kreislauf 60 fest.
  • Die größere Kammer 82 ist mit einem proportionalen Niveausensor 85 ausgestattet, der die gleiche Funktion ausführt, wie der in dem Übersichtsplan in 8 dargestellte Niveausensor 75.
  • Das Verhältnis zwischen dem Druck und dem Volumen in einem Hydraulikspeicher ist in der in 10 gezeigten Kurve dargestellt.
  • Wie in 10 gezeigt ist, sind die Wirkungen der Temperatur nur dann vollständig von den Wirkungen des Alterns unterscheidbar, wenn mehr als 41% des Gases verloren gegangen ist. Bis zu diesem Zeitpunkt ist der verschlechterte Druck bei 120°C höher als der Druck in neuem Zustand bei –40°C. Sofern die Temperatur nicht gemessen oder in irgendeiner Weise abgeleitet wird, würde dies die Grenze einer sinnvollen Vorhersage darstellen. Wenn die Temperatur bekannt wäre, könnten sehr viel genauere Vorhersagen bezüglich einer Speicherdegeneration gemacht werden.
  • Der Druck könnte gemessen werden, indem der Speicher absichtlich vollständig entladen wird, wobei der Druck auf ungefähr Null abfällt, dann die Pumpe gestartet und der Druck entweder nach einer sehr kurzen Zeitdauer (z. B. 1 Sekunde, 5 cc) oder wenn die anfängliche sehr steile Druckanstiegsrate gefallen ist, aufgezeichnet wird. Ein anderes Verfahren wäre das Aufzeichnen des Drucks bei der minimalen Abfallrate, d. h. unmittelbar bevor der Speicher die vollständige Entladung erreicht. Das ersichtliche Problem jeder dieser Methoden besteht darin, dass sie zeitweilig eine normale Bremsbetätigung unmöglich machen. Die Lösung könnte es sein, einen sicheren Zustand festzustellen, in dem die Bremsen nicht benötigt werden, wie z. B. im Stillstand mit betätigter Parkbremse.
  • Da das Spulenleck verglichen mit den Pumpenraten so gering ist, kann zunächst angenommen werden, dass es Null ist. Sogar bei einem Anstieg um das Zehnfache wäre es immer noch geringer als ein Zehntel der Pumpenrate. Dies führt zu den folgenden manuellen Berechnungen für Pumpzeiten von 140 bis 160 bar bei 20°C.
    • – neue Pumpe, neuer Speicher = 20 cc/5 cc/sec = 4 Sekunden
    • – alte Pumpe, neuer Speicher = 20/2,5 = 8 Sekunden
    • – neue Pumpe, alter Speicher = 12/5 = 2,4 Sekunden
    • – alte Pumpe, alter Speicher = 12/2,5 = 5 Sekunden.
  • Dies zeigt, dass die zwei Alterungseffekte dazu neigen, sich aufzuheben, soweit die Aufpumpzeiten betroffen sind.

Claims (10)

  1. Reservoireinheit für ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit mindestens einer Kammer (2) zum Speichern von Hydraulikfluid und einer Einfüllkappe (17), die auf der Reservoireinheit angebracht zu werden vermag, um eine Einfüllöffnung (5) für die Kammer (2) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Reservoireinheit mit einer Einrichtung (12) zur Vergrößerung des effektiven Volumens der Kammer versehen ist, wobei die Einrichtung (12) automatisch mit dem Anbringen der Einfüllkappe (17) auf der Reservoireinheit zum Abdichten der Einfüllöffnung (5) wirksam ist.
  2. Reservoireinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gemeinsamen Behälter (1) für Hydraulikfluid umfasst, der innen mittels einer unperforierten Trennwand (4) in erste und zweite Kammern (2, 3) unterteilt ist, wobei der Behälter eine einzige Einfüllöffnung (5) aufweist, die durch die Einfüllkappe (17) geschlossen zu werden vermag und durch die eine der Kammern (2) direkt befüllt werden kann, wobei die andere Kammer indirekt durch Überlaufen über die Trennwand bis zu einem vorgegebenen Niveau gefüllt wird, wodurch in der einen Kammer (2) die Einrichtung (12) zur automatischen Vergrößerung ihres effektiven Volumens mit dem Anbringen der Einfüllkappe (17) an dem Behälter zum Abdichten der Einfüllöffnung (5) bereitgestellt ist.
  3. Reservoireinheit nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung (12) zur Vergrößerung des effektiven Volumens der Kammer (2) ein hohles Element umfasst, das in der Kammer aufgenommen und von der ersten Stellung, in der es in der Kammer ein erstes gegebenes Volumen definiert, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das effektive Volumen der Kammer auf ein zweites gegebenes Volumen vergrößert ist, und in der das Fluidvolumen, das dann in der Kammer aufgenommen werden kann, unter der Höhe der Trennwand (4) liegt.
  4. Reservoireinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zur Vergrößerung des Volumens einen Faltenbalg umfasst, der sich in der voll expandierten Stellung befindet, wenn die Kammer (2) mit Fluid gefüllt ist und in der die Kammer ein erstes gegebenes Volumen aufweist, der jedoch durch Zusammenwirken mit der Einfüllkappe (17) kontrahiert wird, um das effektive Volumen der Kammer auf das zweite gegebene Volumen zu vergrößern.
  5. Reservoireinheit nach Anspruch 4, bei der der Faltenbalg (12) vom Inneren der Kammer (2) abgesperrt ist, so dass kein Fluid in den Faltenbalg eintritt.
  6. Reservoireinheit nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der das Innere des Faltenbalgs (12) in die Atmosphäre entleert wird.
  7. Reservoireinheit nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Faltenbalg (12) durch ein Rohr (20) mit dem Reservoirinneren über dem Fluidniveau verbunden ist.
  8. Reservoireinheit nach Anspruch 2, bei der ein hohles Gefäß (30) nach unten in die Kammer (2) verschoben wird, wenn die Einfüllkappe (17) auf dem Behälter (1) angebracht wird, wobei die anfängliche Bewegung des Gefäßes eine Verschiebung des Fluids über die Trennwand (4) in die andere Kammer und eine Verringerung des effektiven Volumens der Kammer auf ein gegebenes Maß bewirkt und eine weitere Bewegung des Gefäßes unter die Oberfläche des Fluids eine Aufnahme des Fluids in dem Gefäß durch Überlaufen über seinen Rand bewirkt, um dadurch den Fluidpegel in der Kammer unter die Trennwandhöhe zu senken und das effektive Volumen der Kammer (12) im Vergleich zu dem gegebenen Maß zu vergrößern.
  9. Hydraulisches Fahrzeugbremssystem, bei dem eine Radbremse durch einen ersten Servokreislauf (51) mit einer hydraulischen Fluidquelle (64) unter der Steuerung eines Steuerventils (65) und einen zweiten hydrostatischen Reservekreislauf (60) betätigt zu werden vermag, der die Bremse bei einem Versagen des ersten Kreislaufs hydrostatisch von einem pedalbetätigten Hauptzylinder (69) betätigen kann, wobei jeder Kreislauf mit Fluid aus einer Reservoireinheit (80) nach einem der Ansprüche 3 bis 9 versorgt wird, bei der die eine Kammer (2) den zweiten hydrostatischen Reservekreislauf mit Fluid versorgt und die andere Kammer (3) den ersten Servokreislauf mit Fluid versorgt.
  10. Bremssystem nach Anspruch 9, bei dem das System vom elektrohydraulischen Brake-by-wire-Typ (EMB) ist, bei dem das Steuerventil (65) ein magnetbetätigtes Ventil umfasst, das durch einen Betätigungsstrom von einer elektronischen Steuereinheit (66) betätigt wird, dessen Größe durch die Betätigung eines Bremspedals (68) bestimmt wird, und bei dem die Reservoireinheit (80) mit einem im Wesentlichen proportionalen Fluidniveausensor (85) versehen ist.
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