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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Wechsel des Druckmittels eines elektrohydraulischen
Bremssystems, bestehend aus einem pedalbetätigten Hauptbremszylinder und
einem vom Hauptbremszylinderdruck geregelten Bremskreis mit einer
Pumpe, deren Saugseite über
eine Saugleitung an einen Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen ist, und
einem Hochdruckspeicher, sowie Ein- und Auslassventilen für die an
den Bremskreis angeschlossenen Radbremsen, wobei ein Einlassventil die
Verbindung der zugehörigen
Radbremse zum Hochdruckspeicher und ein Auslassventil die Verbindung
der zugehörigen
Radbremse zum Druckmittelvorratsbehälter über eine drucklose Rücklaufleitung steuert,
und wobei der Hauptbremszylinder über ein Trennventil stromabwärts der
Einlassventile an den Bremskreis angeschlossen ist.
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Bei einer derartigen hydraulischen
Bremsanlage, bei der Teile des Leitungssystems durch Ventile geschlossen
sind, reicht ein konventionell durchgeführter Wechsel des Druckmittels
nicht aus, um alle Bereiche des Bremssystems mit frischem Druckmittel
zu versorgen und luft- und gasblasenfrei zu erhalten, da ein solcher
Wechsel nur die Bremsleitung zwischen dem Hauptbremszylinder und
der jeweiligen Radbremse erfasst und mit frischem Druckmittel versorgt.
Insbesondere bei hohem Wasser- oder Schmutzgehalt in der Bremsflüssigkeit
muss sicher gestellt werden, dass das Druckmittelvolumen, das sich
außerhalb
der hydraulischen Rückfallebene
befindet, durch frisches Druckmittel ersetzt wird. Durch diese Maßnahme wird
die Betriebssicherheit eines elektrohydraulischen Bremssystems wesentlich
erhöht.
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Aus der veröffentlichten Befüllvorschrift
ATE 520 24.46 ist ein Bremsflüssigkeitswechsel
bzw. ein Wechsel des Druckmittels bekannt. Diese Befüllvorschrift
dient als Grundlage für
Anleitungen zum Bremsflüssigkeitswechsel,
wie er in Werkstätten durchgeführt wird.
Dabei handelt es sich um einen sogenannten konventionellen Wechsel
des Druckmittels mittels mehrfacher manueller Betätigung des Bremspedals,
was zur Folge hat, dass lediglich das Druckmittel in den Bremsleitungen
zwischen dem Hauptbremszylinder und der jeweiligen Radbremse durch
frisches Druckmittel ersetzt wird.
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Die Erfindung beruht somit auf dem
Problem, für
eine elektrohydraulische Bremsanlage ein Verfahren darzustellen,
das es ermöglicht,
einen Druckmittelwechsel durchzuführen, bei dem alle Bereiche
des Bremssystems mit frischem Druckmittel versorgt werden.
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Zur Lösung des Problems sieht die
Erfindung vor, dass die folgenden Verfahrensschritte eingeleitet werden.
- 1. Konventioneller Wechsel des Druckmittels durch
mehrfache, manuelle Betätigung
des Bremspedals.
- 2. Einschalten der Pumpe und Fördern von Druckmittel aus dem
Vorratsbehälter.
- 3. Schalten der Ein- und Auslassventile und des Trennventils
derart, dass Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher entweder zu den
Radentlüfteranschlüssen oder
in den Druckmittelvorratsbehälter
gelangt.
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Da große Teile des Leitungssystems
einem konventionellen Bremssystem entsprechen (nämlich die Bremsleitungen, die
von dem Hauptbremszylinder über
die Trennventile zu den Radbremsen führen), kann der Wechsel des
Druckmittels für
diesen Teil des Leitungssystems in konventioneller Weise erfolgen,
d. h. frisches Druckmittel wird über
den Druckmittelvorratsbehälter
nachgefüllt
und durch die mehrfache, manuelle Betätigung des Bremspedals vom
Hauptbremszylinder über
die Bremsleitungen zu den Radbremsen gepumpt, wo es an entsprechenden
Radentlüfteranschlüssen abgelassen
wird.
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Um die weiteren Bereiche des Bremssystems
mit frischem Druckmittel zu versorgen, wird die Pumpe eingeschaltet
und die Ventile des Systems derart angesteuert, dass frisches Druckmittel
von der Pumpe in diese Bereiche gefördert wird. Dabei kann die
Pumpe auch getaktet angesteuert werden, um Druckpulsationen zu erzeugen,
mit denen Luftblasen im Leitungssystem gelöst werden. Der gleiche Effekt wird
erreicht, wenn die Auslassventile getaktet angesteuert werden.
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Um einen kompletten Wechsel des Druckmittels
zu erreichen, wird der Wechsel in der folgenden Reihenfolge vorgenommen:
- 1. Fördern
des Druckmittels mittels manueller Betätigung des Bremspedals in Richtung
der Radentlüfteranschlüsse;
- 2. Pumpenförderung
des Druckmittels ebenfalls in Richtung der Radentlüfteranschlüsse;
- 3. Laden und Entladen des Speichers derart, dass das Druckmittel
in Richtung der Radentlüfteranschlüsse gefördert wird;
- 4. Laden und Entladen des Speichers derart, dass das Druckmittel
in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters gefördert wird;
- 5. Pumpenförderung
des Druckmittels in Richtung Radentlüfteranschlüsse.
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Bei diesem letzten Verfahrensschritt
kann auch kontrolliert werden, ob die Bremsleitungen nach einer
eventuell zuvor erfolgten Reparatur richtig angeschlossen worden
sind. Dazu wird bei geöffnetem Radentlüfteranschluss
Druckmittel gefördert,
während
die der anderen Radbremsen geschlossen sind. Durch Öffnen der
jeweiligen Einlassventile lässt
sich ein entsprechender Druckaufbau in den Radbremsen feststellen.
Dadurch, dass nach und nach alle vier Radbremsen in Triplets zusammengefasst
werden, lässt
sich ermitteln, welche Leitungen gegebenenfalls vertauscht worden
sind, da ein Druckaufbau in jedem Teilschritt nur in denjenigen
Radbremsen festgestellt werden darf, deren Einlassventile geöffnet worden
sind. Sollten sich hier Abweichungen ergeben, stimmt z. B. die Zuordnung
der Einlassventile zu den Radbremsen nicht mehr.
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Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispielen
die Erfindung näher
erläutert
werden. Dazu zeigen:
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1 den
hydraulischen Schaltplan einer hydraulischen Bremsanlage,
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2 ein
Diagramm zur Darstellung einer ersten Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
Diagramm zur Darstellung einer zweiten Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 ein
Diagramm zur Darstellung einer dritten Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 ein
Diagramm zur Darstellung einer vierten Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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6 ein
Diagramm zur Darstellung einer fünften
Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt eine typische
elektrohydraulische Bremsanlage, die wie folgt aufgebaut ist:
Ein
Hauptbremszylinder 1 in Tandemform besitzt zwei Bremskreise,
nämlich
einen Primärkreis
(auch Druckstangenkreis DK genannt) und einen Sekundärkreis SK,
wobei der dargestellte primäre
Bremskreis 2 mit einem Pedalsimulator 3 verbunden
ist. Außerdem
ist ein Druckmittelvorratsbehälter 4 an
dem Hauptbremszylinder 1 angeschlossen. Motorisch angetriebene
Pumpen 5 und ein Hochdruckspeicher, z. B. ein Metallfaltenbalgspeicher 6,
bilden ein Druckversorgungssystem, das aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 mit
einem Druckmittel (Bremsflüssigkeit)
versorgt wird, wozu die Pumpe 5 über eine Saugleitung 17 mit
dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden
ist. Die Radbremsen 7 der Hinterachse sind über je ein
Einlassventil 8 an dieses Druckmittelversorgungssystem
angeschlossen. Außerdem kann über je ein
Auslassventil 9 und eine Rücklaufleitung 18 eine
Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hergestellt
werden. Die Einlass- und die Auslassventile 8, 9 sind
normalerweise geschlossen. Ein Druckaufbau in den Radbremsen 7 erfolgt
durch Öffnen des
jeweiligen Einlassventils 8, eine Druckabsenkung durch Öffnen des
jeweiligen Auslassventils 9. Auf diese Weise ist ein geregelter
Bremskreis 2' gebildet,
wobei der den Radbremsen 7 zur Verfügung gestellte Druck vom Hauptbremszylinderdruck
bestimmt ist, der bei einer geregelten Bremsung hydraulisch von
den Radbremsen 7 getrennt ist. Dazu befindet sich in der
Leitung 2a, die stromabwärts des Einlassventils 8 in
die zu den Radbremsen 7 führenden Leitungen 2b mündet, ein
Trennventil 10, das im Regelmodus geschlossen wird und
nur dann offen bleibt, wenn eine Störung des geregelten Bremskreises 2', z. B. wegen
eines Ausfalles der Druckmittelversorgung, vorliegt.
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Das System wird u. a. durch diverse
Drucksensoren überwacht
und gesteuert. Den einzelnen Radbremsen 7 sind Bremsdrucksensoren 11 zugeordnet,
dem Druckmittelversorgungssystem ein Pumpendrucksensor 12 und
dem Hauptbremszylinder je Bremskreis ein Simulationsdrucksensor 13. Bei
einer elektrohydraulischen Bremsung ist das Trennventil geschlossen.
Der Druck im Hauptbremszylinder dient als Steuergröße. Dazu
wird der Druck des Hauptbremszylinders 1 mit dem Simulationsdrucksensor 13 gemessen
und als Steuergröße an die
Steuerung des geregelten Bremskreises 2' gegeben. Bei Ausfall des Druckversorgungssystems
bleibt das Trennventil 10 geöffnet. Die Radbremsen 7 sind somit
in konventioneller Weise unmittelbar über Leitungen 2a und 2b mit
dem Hauptbremszylinder 1 verbunden. Ein Ausgleichsventil 14 sorgt
dabei für
einen Druckausgleich zwischen den Radbremsen einer Achse.
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Die Bremsanlage muss regelmäßig gewartet werden,
insbesondere muss die Bremsflüssigkeit
gewechselt werden. Hierbei kann es zu Fehlern kommen. So können z.B.
Anschlüsse
vertauscht werden oder aber das Bremssystem nicht richtig entlüftet werden,
was zu Lufteinschlüssen
führt.
Um alle Bereiche der Bremsanlage mit frischem Druckmittel zu versorgen
und zur Kontrolle des Bremssystems nach eventuell erfolgten Reparaturen
wird daher das folgende Verfahren vorgeschlagen:
Die Radbremsen 7 sind,
was nur schematisch angedeutet ist, mit ggf. ventilgesteuerten Radentlüfteranschlüssen 20 versehen, über die
den Bremskreisen Druckmittel entnommen werden kann.
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Um das alte, verbrauchte Druckmittel
während
des Druckmittelwechsels aufzufangen, werden an die Radentlüfteranschlüsse 20 vorzugsweise
Entlüfterflaschen
angeschlossen, in die das aus den Bremskreisen abgelassene Druckmittel
fließt.
Selbstverständlich
sind auch andere Maßnahmen
denkbar, die den Kontakt des verbrauchten Druckmittels mit der Umwelt
verhindern.
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Des Weiteren wird über den
Füllstutzen 21 des
Druckmittelvorratsbehälters 4 frisches
Druckmittel während
des gesamten Verfahrens manuell nachgefüllt.
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Die einzelnen Sequenzen zur Durchführung Druckmittelwechsels
des hydraulischen Bremssystems sind in Form von Diagrammen dargestellt,
die in den 2 – 6 dargestellt sind. Auf der
horizontalen Achse ist jeweils die Zeit abgetragen, auf der vertikalen
Achse die Schaltzustände
für die
einzelnen Komponenten des Bremssystems. Die Kurven im Diagramm zeigen
an, in welchem Schaltzustand sich die einzelne Komponente befindet.
Von oben nach unten werden die folgenden Komponenten berücksichtigt.
Pumpe:
Mit
den Schaltzuständen:
0: ausgeschaltet, 1: pumpend.
Einlassventile EV:
Mit den
Schaltzuständen:
0: geschlossen, 1: geöffnet.
Auslassventile
AV:
Mit den Schaltzuständen:
0: geschlossen, 1: geöffnet.
Bei
den Ein- und Auslassventilen EV und AV stehen die Abkürzungen
VL, VR, HL, HR für
vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts.
Trennventil
TV:
Für
den Druckstangenkreis DK und den Sekundärkreis SK in den Schaltzuständen: 0:
geöffnet,
1: geschlossen.
Radentlüfteranschlüsse ENTL:
Mit
den Schaltzuständen:
0: geschlossen, 1: geöffnet.
Manuelle
Pedalbetätigung
PEDAL BETÄT:
Mit
den Zuständen:
0: Bremspedal nicht betätigt,
1: Bremspedal betätigt.
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Befinden sich alle Ventile und die
Pumpe im Zustand 0, so befindet sich das Bremssystem im Grundzustand.
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In der in 2 dargestellten ersten Schaltsequenz
lässt sich
leicht erkennen, dass die Radentlüfteranschlüsse VR, HR, VL und VR nacheinander
geöffnet
werden (Markierungen 101, 102, 103, 104), wobei
das Bremspedal zwanzigmal während
einer Öffnung
manuell betätigt
wird (Markierung
105). Dabei wird der konventionelle Bremskreis,
bestehend aus dem Hauptbremszylinder 1, dem Trennventil 2, den
Bremsleitungen 2a, 2b und den Radbremsen 7, von
frischem Druckmittel durchströmt,
da während des
gesamten Verfahrens über
den Füllstutzen 21 des
Druckmittelvorratsbehälters 4 frisches
Druckmittel manuell nachgefüllt
wird, wie oben bereits erwähnt.
Der geregelte Bremskreis 2' bleibt
davon unberührt,
da sowohl die Einlassventile 8 als auch die Auslassventile 9 geschlossen
bleiben. Dieser Vorgang entspricht einem konventionellen Wechsel
des Druckmittels, also dem Wechsel des Druckmittels eines konventionellen,
nicht geregelten Bremssystems.
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In den folgenden Diagrammen der 3 ist zusätzlich der
Schaltzustand des Ausgleichsventils AV 14 im Druckstangenkreis und
Sekundärkreis
angegeben. Die Zustände
sind 0: geöffnet
und 1: geschlossen.
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Die zweite Schaltsequenz beginnt
mit einer Speicherentleerung SE, bei der die Trennventile 10 (Markierung 201)
und die Ausgleichsventile 14 (Markierung 202)
geschlossen sind. Außerdem
ist das Einlassventil 8 und das Auslassventil 9 für eine Radbremse,
z. B. der vorne rechts, geöffnet
(Markierung 203, 204). Dies führt zu einer Entleerung des
Speichers 6 über
die Rücklaufleitung 18.
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Danach werden in einer Teilsequenz 2.1 alle Einlassventile 8 geöffnet, alle
Auslassventile 9 geschlossen sowie die Trennventile 10 der
beiden Bremskreise geschlossen, wobei die Ausgleichsventile 14 geöffnet bleiben
können.
Weiterhin bleibt der Radentlüfteranschluss
vorne links offen bzw. der Radentlüfteranschluss 20,
an dem sich die Entlüfterflasche
befindet, offen, so dass die Pumpen 5 aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in
diesen Radentlüfteranschluss 20 pumpen
(Markierung 205, 206). Dabei wird insbesondere
die Saugleitung 17 mit frischem Druckmittel durchspült und damit
auch entlüftet.
Für die
Pumpen 5 sind gegebenenfalls Schaltpausen vorzusehen. Zum
Beenden dieser Teilsequenz 2.1 werden die Einlassventile 8 wieder
geschlossen, wobei darauf zu achten ist, dass die Pumpen 5 ihren
Betrieb kurz zuvor einstellen, um Druckspitzen zu vermeiden. Die
Teilsequenz 2.1 kann bis zu 5 mal wiederholt werden.
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Die folgende Teilsequenz 2.2 sieht
zunächst wieder
eine Speicherentladung SE und eine anschließende definierte Speicherfüllung SF
vor, bei der die Einlassventile 8 geschlossen sind, während die
Pumpe 5 fördert
(Markierung 207). Danach wird das Einlassventil vorne links
in kurzen Takten von weniger als 0,1 Sekunden 40 mal geöffnet und
geschlossen (Markierung 208), so dass der Speicher 6 pulsartig
entleert wird und das Druckmittel über den Entlüfteranschluss 20 vorne
links abfließen
kann. Dadurch wird der Speicher mit frischem Druckmittel versorgt
und außerdem
werden durch die pulsartige Belastung des Systems anhaftende Blasen
insbesondere im Ventilblock gelöst.
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Daran schließt sich ein Schritt an, bei
dem der Speicher wieder entleert wird und das System in den Grundzustand
gesetzt wird.
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In der folgenden Schaltsequenz 3 (4) sind alle Einlassventile 8 und
alle Auslassventile 9 geöffnet. Die Radentlüfteranschlüsse 20 sind
geschlossen, so dass bei eingeschalteter Pumpe 5 (Markierung 301)
Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 4 über die
Ein- und Auslassventile 8, 9 und über die
Rücklaufleitung 18 zurück zum Druckmittelvorratsbehälter 4 gefördert wird.
Dieser Schritt dient insbesondere der Versorgung der Rücklaufleitung 18 mit
frischem Druckmittel und deren Entlüftung. Dort eingeschlossene
Luft gelangt in den Druckmittelvorratsbehälter. Dort trennt sie sich
vom Druckmittel und sammelt sich in der Gasphase oberhalb des Füllstandes.
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Im Prozessschritt 4 (5) erfolgt ebenfalls eine
Spülung
der Rücklaufleitung 18.
Dabei werden aber die Auslassventile 9 (Markierung 401 bis 404) nacheinander
jeweils getaktet geschaltet, so dass wiederum Druckpulsationen erzeugt
werden und die Rücklaufleitung 18 stoßweise durchspült wird.
Dies soll bewirken, dass sich Luftblasen lösen. Die Schaltsequenz 4 kann
zweimal durchgeführt
werden.
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In einer abschließenden 5. Sequenz, dargestellt
in der 6, werden die
Radentlüfteranschlüsse 20 in
den Teilsequenzen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 nacheinander
geöffnet
(Markierung 501 bis 504). Dabei werden, bevor
das Einlassventil 8 der Radbremse mit geöffnetem
Radentlüfteranschluss 20 geöffnet wird
(Markierung 505), zunächst
die jeweils anderen drei Einlassventile (Triple) geöffnet (Markierung 506), so
dass sich in den zugehörigen
Radbremsen ein Druck aufbaut, der kurz danach wieder auf ca. 2 bar durch Öffnen der
zugehörigen
Auslassventile 9 reduziert wird (Markierung 507).
Dabei kann der Druck in den Radbremsen überwacht werden. Dieser muss mit
den jeweiligen Schaltzuständen
korrespondieren. Da auf diese Weise nacheinander in jeweils zu Triplen
zusammengestellten Radbremsen ein Druck aufgebaut und wieder reduziert
wird, lässt
sich feststellen, ob gegebenenfalls eine Vertauschung von Leitungen
stattgefunden hat. Anschließend
fördert
die Pumpe durch den geöffneten
Radentlüfteranschluss 20 eine
größere Menge
der Druckmittelflüssigkeit, um
die restliche Luft und die verbrauchte Bremsflüssigkeit aus dem hydraulischen
System zu entfernen. Das Ende einer Teilsequenz stellt die mehrfache,
manuelle Betätigung
des Bremspedals dar (Markierung 508), bei der frisches
Druckmittel vom Druckmittelvorratsbehälter 4 zu dem geöffneten
Radentlüfteranschluss 20 gefördert wird.
Die Anzahl der Betätigungen
wird vom Bediener bestimmt und wird durch die Qualität des aus
dem System geförderten
Druckmittels, das heißt
frisches und luftfreies Druckmittel, geprägt sein.