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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt unserer Erfindung ist das Reservoir in einem hydraulischen Fahrzeugbremssystem
mit einer unter Druck stehenden Hydraulikfluidquelle mit einem proportionalen Fluidniveausensor
versehen.
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Vorzugsweise
umfasst die unter Druck stehende Hydraulikfluidquelle einen gasgeladenen
Hydraulikspeicher.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Einige
Ausführungsformen
unserer Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt,
von denen:
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1 ein schematischer Längsschnitt
durch eine Reservoireinheit für
ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit einer von einem Behälter entfernten
Einfüllkappe
ist;
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2 eine schematische Ansicht
einer sich in Position befindenden Einfüllkappe ist;
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3 eine vergrößerte Ansicht
der Anordnung des unteren Endes eines Faltenbalgs in dem Behälter ist;
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4 eine der 1 ähnliche
Ansicht ist, die jedoch eine Modifikation zeigt;
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5 eine vergrößerte Ansicht
des Zusammenwirkens zwischen dem unteren Ende des Faltenbalgs und
dem Behälter
ist;
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6 ein schematischer Längsschnitt
durch eine weitere Reservoireinheit ist;
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7 eine weitere der 1 ähnliche Ansicht ist, die jedoch
eine Modifikation zeigt;
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8 ein Übersichtsplan eines EMB-Bremssystems
ist;
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9 ein schematischer Längsschnitt
durch eine typische Reservoireinheit zur Verwendung in dem in 8 dargestellten System ist;
und
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10 ein Diagramm ist, in
dem das Verhältnis
zwischen dem Druck und dem Volumen in einem Hydraulikspeicher dargestellt
ist.
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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.
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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.
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Jede
Kammer 2, 3 ist mit entsprechenden Fluidniveausensoren 9, 10 ausgestattet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
oben beschriebene Situation wird verschlimmert, wenn der Behälter bis
zum Überlaufen gefüllt wird,
während
ein Speicher des Servokreislaufs durch die Pumpe geladen wird.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Verhältnis
zwischen dem Druck und dem Volumen in einem Hydraulikspeicher ist
in der in 10 gezeigten
Kurve dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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Dies
zeigt, dass die zwei Alterungseffekte dazu neigen, sich aufzuheben,
soweit die Aufpumpzeiten betroffen sind.