DE10236391B3 - Verfahren zur Prüfung eines Druckmittelspeichers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Prüfung eines Druckmittelspeichers, der mit einem formelastischen Medientrennelement und einer Endlagendichtung ausgestattet ist. Dieser Druckmittelspeicher ist in einem Druckmittelkreis geschaltet, der einen von einer Antriebseinheit antreibbaren Druckerzeuger und wenigstens eine Messeinrichtung, welche eine den Betriebsdruck im Druckmittelkreis repräsentierende Kenngröße erfasst, aufweist. Die Kenngröße wird einem elektronischen Steuergerät zugeführt und dort zu einem Ansteuersignal unter anderem für die Antriebseinheit des Druckerzeugers weiterverarbeitet. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass nach Abfall des Betriebsdrucks im Druckmittelkreis unter einem durch die Auslegung des Druckmittelspeichers bestimmten Vorspanndruck die Antriebseinheit des Druckerzeugers vom Steuergerät angesteuert wird und dass über ein vorbestimmbares Zeitintervall ab dieser Ansteuerung der Signalverlauf der Messeinrichtung vom Steuergerät aufgezeichnet und mit einem entsprechend hinterlegten Soll-Verlauf verglichen wird. DOLLAR A Abweichungen im Signalverlauf ins Positive lassen Rückschlüsse auf eventuell am Druckmittelspeicher vorhandene Beschädigungen, insbesondere an der Endlagendichtung, zu.

Description

• Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Prüfung eines mit einem formelastischen Medientrennelement und mit einer Endlagendichtung ausgestatteten Druckmittelspeichers. Derartig aufgebaute Druckmittelspeicher sind beispielsweise aus der DE 100 30 937 A1 bereits bekannt und werden unter anderem in Antiblockierschutz-Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere in elektrohydraulischen Bremsanlagen mit muskelkraftbetätigter Hilfsbremse und fremdkraftbetätigter Betriebsbremse, eingesetzt um hydraulische Bremsenergie zu speichern.
• Diese Bremsenergie wird von vorhandenen Druckerzeugern erzeugt. Die Bremsanlagen umfassen darüber hinaus zur Auswertung von Bremsvorgängen Messeinrichtungen, welche eine den Druck im Bremskreis repräsentierende Kenngröße erfassen, in eine elektrische Größe umwandeln und einem elektronischen Steuergerät zuführen. Diese Größe wird vom Steuergerät zu Ansteuersignalen für darüber hinaus vorhandene Steuerventile weiterverarbeitet, über die eine Regelung des Bremsvorgangs erfolgt.
• Der bekannte Druckmittelspeicher gemäß 1 oben genannter Druckschrift umschließt mit seinem Gehäuse einen Druckraum, in dem ein Medientrennelement angeordnet ist. Als Medientrennelement dient ein zylindrischer und aufgrund seiner gewellten Wandung formelastischer Faltenbalg, vorzugsweise aus Metall. Dieser Faltenbalg ist mit seinem ersten, offenen Ende druckmitteldicht an der Innenseite des Gehäuses verankert, während sein gegenüberliegendes zweites Ende zwar durch einen Deckel ebenfalls druckmitteldicht verschlossen, aber im Inneren des Gehäuses längsbeweglich angeordnet ist. Auf der dem zweiten Ende des Faltenbalgs zugewandten Flanschfläche des Gehäuses ist in einer dafür vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung eine Endlagendichtung eingesetzt. Diese Endlagendichtung ragt mit einem angeformten, umlaufenden Dichtungswulst in Richtung des Faltenbalgs aus der Bodenfläche des Gehäuses hervor. Für eine Wirkverbindung mit dem Deckel des Faltenbalgs hat die Endlagendichtung einen kleineren Außendurchmesser als der Faltenbalg. Innerhalb der Endlagendichtung mündet der Zulauf des Druckmittelspeichers in den, den Faltenbalg umgebenden Druckraum des Gehäuses ein.
• In der dargestellten Position des Faltenbalgs steht ein, den Druckraum um den Faltenbalg ausfüllendes hydraulisches Druckmittel unter hohem Druck. An dem in dieser ersten Endlage auf sein Minimalvolumen komprimierten Faltenbalg selbst herrscht Kräftegleichgewicht zwischen dieser hydraulischen Druckkraft und der im Inneren des Faltenbalgs herrschenden Gegendruckkraft. Diese Gegendruckkraft wird von einem Gas bewirkt, mit welchem der Faltenbalg gefüllt ist und die folglich mit zunehmender Kompression des Faltenbalgs ansteigt. Nimmt die Druckkraft in dem, den Faltenbalg umgebenden Druckraum ab, bewirkt diese Gegendruckkraft auch, dass der Faltenbalg sein Volumen ausdehnt, bis er im Extremfall mit seinem Deckel auf der Endlagendichtung aufliegt und damit seine Endlage erreicht hat. Bei unbeschädigter Endlagendichtung ist in dieser Endlage der den Faltenbalg umgebende Druckraum gegenüber dem Zulauf abgedichtet, so dass selbst bei weiterer Druckabsenkung im Zulauf an den innerhalb des Druckraums liegenden Flächen des Faltenbalgs Druck- und Kräftegleichgewicht besteht. Zur Betätigung des Faltenbalgs muss deshalb lediglich an der vom Endlagendichtelement eingeschlossenen Fläche des Deckels wieder ein Druckausgleich über das im Zulauf befindliche hydraulische Druckmittel hergestellt werden.
• Im Fehlerfall, das heißt im Falle einer beschädigten Endlagendichtung, würde sich der Druck in dem den Faltenbalg umgebenden Druckraum zum Zulaufanschluss hin entspannen. Damit würde das Druckgleichgewicht am Faltenbalg gestört und die durch die Gasfüllung bedingte Gegenkraft würde den Faltenbalg aufblähen. Tritt dieser Vorgang wiederholte Male auf, so kann es dabei zu Materialermüdungen und letzten Endes zu Rissen am Faltenbalg kommen, durch die das Gas im Inneren des Faltenbalgs in das Druckmittel gelangen kann. In Bremssystemen von Kraftfahrzeugen stellt mit Gas verunreinigtes Druckmittel eine hohes Sicherheitsrisiko dar, weil Gas im Unterschied zu hydraulischem Druckmittel stark kompressibel ist.
• In der DE 100 30 937 A1 ist der Druckmittelspeicher zu seiner Funktionsüberwachung mit einer zusätzlicher Sensorik ausgestattet. Die Sensorik löst ein Signal aus, sobald der Deckel des Medientrennelements in die Nähe seiner Endlage kommt. Von Nachteil ist, dass die notwendige Sensorik eine elektrische Kontaktierung des Druckmittelspeichers erfordert und dessen Montageprozess erschwert. Darüber hinaus erhöhen sich die Anzahl der Einzelteile und damit die Systemkosten.
• Darüber hinaus ist aus der DE 197 01 070 A1 der Funktionsschaltplan eines elektrohydraulischen Bremssystems bekannt. Dieses Bremssystem umfasst eine fremdkraftbetätigte Betriebsbremse und eine muskelkraftbetätigte Hilfsbremse. Beide Bremssysteme sind über eine Bremsbetätigungseinheit miteinander gekoppelt, wobei mit der Bremsbetätigungseinheit ein Druckmittelsvorratsbehälter und ein Bremspedal wirkverbunden sind. Die Muskelkraft betätigte Hilfsbremse weist zwei getrennte Bremskreise auf, die bei funktionsfähiger Betriebsbremse über elektrisch ansteuerbare Trennventile von den Radbremszylindern der Vorderräder abgekoppelt sind. Bei den Trennventilen handelt es sich um elektromagnetisch ansteuerbare 2/2-Wegeventile, die in ihrer Grundstellung geöffnet sind und bei funktionsfähiger Betriebsbremse in ihre Sperrstellung geschaltet werden.
• Die Fremdkraft betätigte Hilfsbremse umfasst eine von einer elektrischen Antriebseinheit angetriebenen Druckerzeuger, einen dem Druckerzeuger nachgeschalteten Druckmittelspeicher entsprechend oben beschriebener Bauart sowie eine Messeinrichtung, die eine den Druck in der Druckleitung des Druckerzeugers repräsentierende elektrische Kenngröße erzeugt und einem elektronischen Steuergerät zuführt. Die Druckleitung führt über elektromagnetisch ansteuerbare Druckaufbauventile zu den Radbremszylindern der verschiedenen Räder eines Kraftfahrzeugs, wobei diese Druckaufbauventile als 2/2-Wegventile ausgeführt und in ihrer nicht angesteuerten Grundstellung geschlossen sind. Von den verschiedenen Radbremszylindern zweigen zudem zur Saugseite des Druckerzeugers zurückführende Rückführleitungen ab, die mit Druckabsenkventilen bestückt sind. Diese Druckabsenkventile sind ebenfalls vom Steuergerät elektrisch ansteuerbar, so dass bei einem über das Bremspedal eingeleiteten Bremsvorgang der Druck in den jeweiligen Radbremszylindern vom Steuergerät in Abhängigkeit von den Reibungsverhältnissen zwischen den jeweiligen Rädern des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn radindividuell steuerbar ist. Diese Reibungsverhältnisse werden über Raddrehzahlsensoren erfasst und ebenfalls im elektronischen Steuergerät ausgewertet. Eine Erfassung der Drücke an den Radbremszylindern der Fahrzeugräder zur Steuerung des Bremssystems erfolgt mittels an sich bekannten weiteren Drucksensoren.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Prüfung eines mit einem Medientrennelement und einer Endlagendichtung versehenen Druckmittelspeichers vorzuschlagen, das bei einem möglichst einfach aufgebauten Druckmittelspeicher die zuverlässige Feststellung von Beschädigungen an der Endlagendichtung erlaubt ohne hierzu zusätzlich Sensorik zu erfordern.
• Vorteile der Erfindung
• Ein Verfahren zur Prüfung eines Druckmittelspeichers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil, dass durch die Einsparung aufwändiger Sensorik am Druckmittelspeicher Bauraum, Bauaufwand, Gewicht und Kosten eingespart werden.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. So kann nach Anspruch 2 beispielsweise bei abweichendem Verlauf zwischen Soll- und Ist-Wertkennline vom Steuergerät ein Warnsignal ausgegeben werden, das im Falle der Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs den Fahrer auf die Fehlfunktion hinweist. Der Fahrer wird dadurch zum Aufsuchen einer Werkstatt aufgefordert, wo der Austausch des schadhaften Druckmittelspeichers vorgenommen werden kann. Durch das vorgeschlagene Verfahren lassen sich die anfallenden Reparaturkosten gering halten. Zudem ist das Verfahren preisgünstig durch Softwaremaßnahmen im elektronischen Steuergerät darstellbar.
• Aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens kann einem Ausfall des Medientrennelements vorgebeugt werden. In Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, wo in der Regel eine der Druckkammern des Druckmittelspeichers mit Gas gefüllt ist, wird dadurch verhindert, dass Gas in die mit hydraulischem Druckmittel gefüllte Druckkammer und darüber zu einem angeschlossenen Radbremszylinder gelangt. Weil mit Gas verunreinigtes Druckmittel abhängig von der Beanspruchung des Bremssystems zu einem weichen Bremspedal und im Extremfall aufgrund die Kompressibilität von Gasen zum Totalausfall des Bremssystems führen kann, wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren einem Gaseintrag in das hydraulische Druckmittel vorgebeugt und die Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeugs deutlich erhöht.
• Zeichnung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Verfahrenschritte.
• Der erste Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer Messung des Betriebsdrucks auf der Druckseite des Druckerzeugers mittels der ohnehin vorhandenen Messeinrichtung. Diese Messeinrichtung wandelt das Messergebnis in eine elektrische Größe um und leitet diese an ein elektronisches Steuergerät weiter. Im Steuergerät wird daraufhin eine Abfrage dahingehend durchgeführt, ob der gemessene Betriebsdruck höher oder niedriger als ein festgelegter Vorspanndruck ist. Dieser Vorspanndruck hängt von der Auslegung des Druckmittelspeichers ab und ist als Sollwert im elektronischen Steuergerät gespeichert. Sollte der gemessene Betriebsdruck höher sein als der Vorspanndruck, wird der eingangs beschriebene Messvorgang in zeitlichem Abstand wiederholt. Sollte der gemessene Istwert jedoch niedriger als der Sollwert sein, so wird vom Steuergerät die Antriebseinheit des Druckerzeugers angesteuert. Gleichzeitig mit der Abgabe des Ansteuersignals wird in einem nächsten Verfahrenschritt der Verlauf des Druckanstiegs in der Druckleitung des Druckerzeugers über ein vorbestimmtes und im Steuergerät hinterlegtes Zeitintervall von der Messeinrichtung gemessen und im Steuergerät erfasst. Anschließend wird ein Vergleich mit einem ebenfalls hinterlegten Sollverlauf durchgeführt. Ergibt dieser Vergleich einen im wesentlichen stetigen Verlauf, ohne wesentliche Gradienten- oder Maximalwertdifferenzen, wird auf einen bestimmungsgemäßen Zustand der Endlagendichtung geschlossen und der Prüfvorgang beendet.
• Sollten durch den Vergleich aber deutliche Abweichungen ins Positive zwischen Soll- und Ist-Verlauf zu Tage treten, so wird daraus auf eine Beschädigung des Endlagendichtelements geschlossen und vom Steuergerät ein Warnsignal ausgegeben. Dieses Warnsignal veranlasst den Fahrer eine Fachwerkstatt aufzusuchen, um den festgestellten Fehler beheben zu lassen und damit die Betriebssicherheit des Fahrzeugs wieder herzustellen.
• Diesen Ausführungen zufolge kommt das beschriebene Prüfungsverfahren ohne zusätzliche Sensorik am Druckmittelspeicher aus, indem es lediglich die ohnedies im Bremssystem notwendigen Messeinrichtungen nutzt.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nach Unterschreitung des Betriebsdrucks in der Druckleitung des Druckerzeugers unter einen auslegungsbedingt feststehenden Vorspanndruck sichergestellt ist, dass im Druckmittelspeicher der Deckel des Faltenbalgs auf der Endlagendichtung aufliegt und dass in diesem Fall der den Faltenbalg umgebende Druckraum vom Zulauf des Druckmittelspeichers abgekoppelt ist. Mit beginnendem Druckaufbau, bei ordnungsgemäßer Funktion der Endlagendichtung, steigt das Druckniveau in der Druckleitung über die Zeit betrachtet im wesentlichen stetig an, da der Faltenbalg sich in Druckgleichgewicht befindet.
• Wäre die Endlagendichtung dagegen fehlerhaft, das heißt bestünde eine Undichtheit, dann wäre der Druck in dem, den Faltenbalg umgebenden Druckraum ebenfalls abgesunken und eine aufgrund des Unterschieds im Außendurchmesser zwischen der Endlagendichtung und dem Faltenbalg bestehende Kraftkomponente in Öffnungsrichtung des Faltenbalgs würde fehlen. Der Druckerzeuger müsste deshalb zumindest kurzzeitig einen wesentlich höheren Druck bereitstellen als bei funktionsfähiger Endlagendichtung, um den Faltenbalg zu komprimieren. Zudem würde nach dem Abheben des Faltenbalgs von der beschädigten Endlagendichtung das Druckniveau zumindest kurzzeitig absinken, bis sich im nun zum Zulauf hin geöffneten Druckraum wieder das ursprüngliche Druckniveau aufgebaut hat. Dieser Druckverlauf unterscheidet sich aufgrund dieser Unstetigkeit vom Druckverlauf bei unbeschädigter Endlagendichtung. Dieser Unterschied wird erfindungsgemäß vom Steuergerät ausgewertet und als Fehlfunktion des Druckmittelspeichers interpretiert.
• Selbstverständlich sind Änderungen oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung vorstellbar, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Umgebungstemperatur den gemessenen Istwert wesentlich beeinflusst und dass deshalb zur Vermeidung eines Fehlalarms die Umgebungstemperatur als weitere Eingangsgröße im Steuergerät zu berücksichtigen ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung eines Druckmittelspeichers mit einem formelastischen Medientrennelement, welches zwei Druckmittel beaufschlagte Druckräume voneinander trennt, wobei das Medientrennelement mit einem seiner Enden zwischen zwei Endlagen beweglich angeordnet ist und mit einer Endlagendichtung, welche einen Zulauf des Druckmittelspeichers in einer Endlage des Medientrennelements gegenüber einem der beiden Druckräume abdichtet, wobei der Druckmittelspeicher über den Zulauf in einen Druckmittelkreis, insbesondere den Druckmittelkreis einer Antiblockierschutz-Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, geschaltet ist, wobei im Druckmittelkreis ein mit einer Antriebseinheit gekoppelter Druckerzeuger und eine Messeinrichtung vorhanden sind, die eine den Betriebsdruck im Druckmittelkreis repräsentierende Kenngröße erfasst, in ein elektrisches Signal wandelt und an ein elektronisches Steuergerät weiterleitet und wobei das Steuergerät das Signal zu einem Ansteuersignal unter anderem für die Antriebseinheit des Druckerzeugers weiterverarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abfallen des Betriebsdrucks im Druckmittelkreis unter einen durch die Auslegung des Druckmittelspeichers vorbestimmten Vorspanndruck eine Ansteuerung der Antriebseinheit des Druckerzeugers durch das Steuergerät vorgenommen wird und dass über ein vorbestimmtes Zeitintervall ab der Ansteuerung des Druckerzeugers der Signalverlauf der Messeinrichtung vom Steuergerät aufgezeichnet und mit einem im Steuergerät abgespeicherten Soll-Verlauf verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichungen zwischen dem Ist- und dem Soll-Verlauf vom Steuergerät ein Warnsignal ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal ausgegeben wird, wenn der Ist-Verlauf höher als der des Soll-Verlauf ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinrichtung ein Drucksensor verwendet wird, der den Druck in der Druckleitung des Druckerzeugers erfasst und dass als Soll-Verlauf der Druckanstieg im Zeitintervall ausgewertet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Medientrennelement ein Faltenbalg, insbesondere ein Metallfaltenbalg mit offenem, gehäusefestem ersten Ende und geschlossenen, beweglichen zweiten Ende verwendet wird.