DE10137988A1

DE10137988A1 - Pressure fluid and gas tank for motor vehicle has partition bellows with position sensor to regulate pressure build up in tank

Info

Publication number: DE10137988A1
Application number: DE2001137988
Authority: DE
Inventors: Peter Volz
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-13

Abstract

The pressure fluid tank has a housing (2) with a partition (5) defining two chambers (6,7), one (6) for high pressure gas and the other (7) for a fluid. There is a valve (10) with a closure (11) adjustable through the partition to allow filling of the fluid chamber and hinder complete emptying of the gas chamber. The partition has a position sensor (12) and detector.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher mit einem Gehäuse, dessen Innenraum durch ein Medientrennelement in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die erste Kammer mit einem Medium, insbesondere mit einem unter Überdruck stehenden Gas und die zweite Kammer mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und wobei ein Ventil vorgesehen ist, dessen Schließkörper durch das Medientrennelement betätigbar ist und das ein Befüllen der zweiten Kammer mit Flüssigkeit ermöglicht und ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer verhindert. The invention relates to a pressure medium accumulator with a Housing, the interior of which is divided into two by a media separating element Chambers is divided, the first chamber with a Medium, especially with a gas under pressure and the second chamber is filled with a liquid and wherein a valve is provided, the closing body by the Media separating element can be actuated and the filling of the allows second chamber with liquid and a complete one Emptying of the second chamber prevented.

Bei einem aus der WO 0031420 A1 bekannten Druckmittelspeicher ist das Medientrennelement durch einen metallischen Faltenbalg gebildet und separiert die erste mediumgefüllte Kammer von der zweiten mediumgefüllten Kammer. Um den in dem Druckmittelspeicher (zweite Kammer) vorhandenen Druckmittelvorrat zu ermitteln, und gegebenenfalls einen Druckerzeuger zum Auffüllen dieser Kammer des Druckmittelspeichers zu betätigen, ist in einer mit der ersten Kammer druckverbundenen Gehäusenische ein Meßmittel vorgesehen, welches eine relative Verschiebung des Faltenbalgs sensiert. Zur Übermittlung der gewonnenen Daten ist eine aus der Kammer in Richtung Umgebungsatmosphäre führende Kabeldurchführung vorgesehen, welche mit einer zentralen elektronischen Steuereinheit für die Datenverarbeitung verbunden ist. Die Abdichtung der Kabeldurchführung ist von besonderer Bedeutung, weil diese neben einer Hochdruckwechselbeanspruchung auch einer in Kraftfahrzeugen üblichen Temperaturwechselbeanspruchung in einem Bereich von etwa -40°C bis 120°C unterliegt. Daher ist für die Abdichtung in Richtung Umgebungsatmosphäre eine örtliche Verglasung vorgesehen. Wegen unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten zwischen Kabel, Glaswerkstoff und Gehäusewerkstoff kann es zu Rißbildung kommen. Der Aufwand zur Herstellung der Durchführung wird als nachteilig angesehen. In one known from WO 0031420 A1 Pressure medium storage is the media separating element through a metallic Bellows formed and separated the first medium-filled Chamber from the second medium-filled chamber. To the one in the Pressure medium storage (second chamber) available Determine pressure medium supply and, if necessary, a pressure generator to fill up this chamber of the pressure medium reservoir press is in a pressure-connected to the first chamber Housing niches provided a measuring device, which a relative displacement of the bellows sensed. For transmission the data obtained is one from the chamber towards Cable duct leading to the ambient atmosphere is provided, which with a central electronic control unit for the data processing is connected. Sealing the Cable entry is particularly important because of this in addition to a high pressure alternating stress also one in Motor vehicle usual temperature change stress in one Range of about -40 ° C to 120 ° C is subject. Therefore, for the seal in the direction of the ambient atmosphere is a local one Glazing provided. Because of different Coefficient of thermal expansion between cable, glass material and Housing material can cause cracking. The effort to produce the implementation is considered disadvantageous considered.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand für die Herstellung des Druckmittelspeichers zu reduzieren. Weiterhin soll die Positionserfassung des Faltenbalgs für eine verbesserte Druckerhöhungsregelung optimiert werden. It is an object of the present invention to make the effort reduce for the manufacture of the pressure fluid reservoir. Furthermore, the position detection of the bellows for an improved pressure increase control can be optimized.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen mit den Merkmalen des Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Für die Sensierung der Position des Medientrennelementes ist ein Sensorelement mit Signalsendemitteln und mit Signalempfangsmitteln vorgesehen. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, das Sensorelement außerhalb der druckbeaufschlagten Kammern anzuordnen, so daß der Aufwand für eine hochdruckfeste Abdichtung einer Kabeldurchführung entfällt. The task is essentially with the characteristics of Characteristic of claim 1 solved. For sensing the Position of the media separating element is a sensor element Signal transmission means and provided with signal reception means. The invention enables the sensor element to be arranged outside the pressurized chambers so that the effort for a high pressure resistant seal Cable entry is omitted.

Zur Auswertung kann ein reflektiertes Signal herangezogen werden. Dadurch wird es ermöglicht, durch Ermittlung der Signallaufzeit eine Aussage über die aktuelle Position den Medientrennelementes zu erhalten. A reflected signal can be used for evaluation become. This makes it possible to determine by Signal runtime a statement about the current position Obtain media separator.

Die Signalreflektion kann unmittelbar anhand einer Bauteiloberfläche oder mit Hilfe eines gesonderten, an einem Bauteil angeordneten Reflektors erfolgen. Dies steigert die Signalintensität. The signal reflection can be directly based on a Component surface or with the help of a separate, on one Component arranged reflector take place. This increases the Signal intensity.

Zur Verbesserung der Signaleinkopplung in die Kammer, kann ein abgedichtet in das Gehäuse eingesetzter, signaldurchlässiger Einstrahlbereich vorgesehen sein, welcher in Vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung einen Bündelungseffekt aufweisen kann. To improve the signal coupling into the chamber, can a sealed in the housing, signal-permeable irradiation area can be provided, which in An advantageous development of the invention has a bundling effect can have.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Sensorelement eine integrierte Elektronikeinheit zur Signalauswertung auf. Dadurch wird eine lokale Abspeicherung von Kennwerten oder Meßdaten ermöglicht, was die Vernetzung des Druckmittelspeichers mit anderen elektronischen Baueinheiten erleichtert. In a particularly preferred embodiment of the Invention, the sensor element has an integrated Electronics unit for signal evaluation. This creates a local Storage of characteristic values or measurement data enables what the Networking of the pressure fluid reservoir with others electronic components easier.

Für einen vereinfachten Montageprozeß ist das Sensorelement mit Rastmitteln an dem Gehäuse des Druckmittelspeichers befestigbar. Zur gesonderten Sicherung kann eine formschlüssige Verpressung oder Verstemmung herangezogen werden. The sensor element is for a simplified assembly process with locking means on the housing of the pressure medium accumulator fixable. For separate backup, a positive compression or caulking can be used.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt jeweils in größerem Maßstab: The invention is described in the following description of three embodiments with reference to the enclosed drawing explained in more detail. In the drawing shows each on a larger scale:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Druckmittelspeichers mit Laser- oder Infrarotsensorik im Axialschnitt, Fig. 1 a first embodiment of the accumulator with laser or infrared sensors in an axial section,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Druckmittelspeichers mit Ultraschallsenorik im Axialschnitt, Fig. 2 shows a second embodiment of the accumulator with Ultraschallsenorik in axial section,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Druckmittelspeichers im Axialschnitt, und Fig. 3 shows a third embodiment of the pressure medium reservoir in axial section, and

Fig. 4 + 5 Variante einer Einzelheit im Bereich des Einstrahlbereiches. Fig. 4 + 5 variant of a detail in the area of the irradiation area.

Ein Druckmittelspeicher 1 umfasst ein zu einer Achse 23 rotationssymmetrisches Gehäuse 2 aus einem Oberteil 3 und einem druckdicht daran befestigten Unterteil 4. Der Innenraum des Gehäuse 2 ist mittels eines Medientrennelementes 5 in zwei Kammern 6, 7 unterteilt. Das Medientrennelement 5 ist vorzugsweise durch einen dünnwandigen, metallischen Faltenbalg gebildet, der einerseits druckdicht mit einem Gehäuseteil 3, 4 und andererseits mittels einer Platte 8 verschlossen ist. Der Innenraum des Faltenbalgs bildet die erste Kammer 6, die über einen im Oberteil 3 vorgesehenen Füllanschluß mit einem in der Regel unter hohem Druck stehenden Gas befüllt werden kann. Im Unterteil 4 ist ein hydraulischer Anschluß 9 ausgebildet, in dem ein Ventil 10 angeordnet ist, dessen Schließkörper 11 in die zweite Kammer 7 hineinragt. Das Ventil 10 ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß es einerseits ein Befüllen der zweiten Kammer 7 mit einem unter Druck stehenden flüssigen Druckmittel, beispielsweise einer Bremsflüssigkeit, ermöglicht und andererseits ein vollständiges Entleeren der zweiten Kammer 7 verhindert. Außerdem kann sich in der ersten Kammer 6 eine nicht gezeichnete Druckfeder befinden, die zwischen dem Oberteil 3 und der Platte 8 eingespannt ist und somit den Faltenbalg in Richtung auf das Ventil 10 zu vorspannt. Dadurch wird gewährleistet, daß der in der zweiten Kammer 7 herrschende hydraulische Druck immer höher ist als der in der ersten Kammer 6 herrschende Gasdruck. Um schließlich ein Zentrieren des Faltenbalgs im Gehäuse 1 zu erreichen, kann ein geschlitzter Ring vorgesehen sein, der den Faltenbalg umgreift und im montierten Zustand an der Wand des Gehäuses 2 anliegt. A pressure medium reservoir 1 comprises a housing 2, which is rotationally symmetrical with respect to an axis 23, and consists of an upper part 3 and a lower part 4 fastened thereon in a pressure-tight manner. The interior of the housing 2 is divided into two chambers 6 , 7 by means of a media separating element 5 . The media separating element 5 is preferably formed by a thin-walled, metallic bellows, which is closed pressure-tight on the one hand with a housing part 3 , 4 and on the other hand by means of a plate 8 . The interior of the bellows forms the first chamber 6 , which can be filled with a gas which is generally under high pressure via a filling connection provided in the upper part 3 . A hydraulic connection 9 is formed in the lower part 4 , in which a valve 10 is arranged, the closing body 11 of which projects into the second chamber 7 . The valve 10 is preferably designed such that on the one hand it enables the second chamber 7 to be filled with a pressurized liquid pressure medium, for example a brake fluid, and on the other hand prevents the second chamber 7 from being completely emptied. In addition, a compression spring (not shown) can be located in the first chamber 6 , which is clamped between the upper part 3 and the plate 8 and thus prestresses the bellows in the direction of the valve 10 . This ensures that the hydraulic pressure prevailing in the second chamber 7 is always higher than the gas pressure prevailing in the first chamber 6 . In order to finally center the bellows in the housing 1 , a slotted ring can be provided which engages around the bellows and, in the assembled state, lies against the wall of the housing 2 .

Das Volumen des in der Kammer 7 vorliegenden Mediums wird rechnerisch mittels einer Information über die Position des Medientrennelementes 5 in Relation zu dem Gehäuse 2 ermittelt. Zu diesem Zweck ist ein an dem Oberteil 3 angeordnetes Sensorelement 12 vorgesehen, welches Signalsendemittel und Signalempfangsmittel aufweist. Gerichtet oder ungerichtet ausgesendete Signale werden mittelbar oder unmittelbar von dem Medientrennelement 5 in Richtung Sensorelement 12 zurückreflektiert, dort aufgefangen und vor Ort mit Hilfe einer integrierten Elektronikeinheit ausgewertet. Zur Vernetzung mit anderen elektronischen Bauteilen, beispielsweise mit einer Druckerhöhungsvorrichtung (Pumpe) ist ein Anschlußkabel 13 vorgesehen. The volume of the medium present in the chamber 7 is calculated by means of information about the position of the media separating element 5 in relation to the housing 2 . For this purpose, a sensor element 12 is provided on the upper part 3 , which has signal transmission means and signal reception means. Signals emitted in a directional or non-directional manner are indirectly or directly reflected back by the media separating element 5 in the direction of the sensor element 12 , collected there and evaluated on site using an integrated electronics unit. A connection cable 13 is provided for networking with other electronic components, for example with a pressure increasing device (pump).

Zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Signaleinstrahlung ist in dem Gehäuse 2, gemäß der gezeichneten Ausführungsform in dem Oberteil 3, ein abgedichteter, signaldurchlässiger Einstrahlbereich 14 vorgesehen, mit dem die von den Sendemitteln emittierten Signale in die Kammer 6 des Druckmittelspeichers 1 gerichtet oder fokussiert eingekoppelt werden. Werkstoff und Bauart des Einstrahlbereichs 14 richten sich nach der verwendeten Sensorart. Denn es sind optische oder akustische Sensoren (Laser-, Infrarot- oder Ultraschallsensoren) denkbar. Auch Radarsensoren können grundsätzlich vorgesehen sein. In jedem Fall führt der Werkstoff des Einstrahlbereiches 14 zu keiner oder nur zu einer geringen Hemmung der Signalstärke. Es versteht sich, daß Verluste und ein ungerichtet eingekoppelter (gestreuter) Signalanteil so gering wie möglich sein soll. Zu diesem Zweck ist beispielsweise bei Verwendung optischer Sensoren ein polierter, fensterartiger Einstrahlbereich 14 - beispielsweise aus Silikatwerkstoff - vorgesehen, welcher unmittelbar in eine Öffnung des Gehäuse 2 eingegossen ist. Auch eine linsenförmige Gestaltung ist denkbar. Bei Bedarf ist zur Abdichtung von Einstrahlbereichen 14 ein oder mehrere gehäuseseitige(s) Dichtungselement(e) 15 vorgesehen. Es ist ferner möglich, den Einstrahlbereich 14 unter Verwendung einer rahmenartigen, elastischen Zwischenlage 24 am Gehäuse 2 derart anzulegen, daß mit steigendem Druck eine wachsende Anpressung der Dichtfläche erfolgt. In order to improve the efficiency of the signal irradiation, a sealed, signal-permeable irradiation area 14 is provided in the housing 2 , according to the embodiment shown in the upper part 3 , by means of which the signals emitted by the transmission means are directed into or focused into the chamber 6 of the pressure medium store 1 . The material and design of the irradiation area 14 depend on the type of sensor used. Because optical or acoustic sensors (laser, infrared or ultrasonic sensors) are conceivable. Radar sensors can also be provided in principle. In any case, the material of the irradiation area 14 leads to little or no inhibition of the signal strength. It goes without saying that losses and an undirected (scattered) signal component should be as low as possible. For this purpose, for example when using optical sensors, a polished, window-like radiation region 14 , for example made of silicate material, is provided, which is cast directly into an opening in the housing 2 . A lenticular design is also conceivable. If required, one or more sealing element (s) 15 on the housing side are provided for sealing irradiation areas 14 . It is also possible to apply the irradiation region 14 to the housing 2 using a frame-like, elastic intermediate layer 24 in such a way that the pressure on the sealing surface increases with increasing pressure.

Die Ausbreitung der Signale erfolgt in einer mit Gas gefüllten Kammer 6 weitgehend ungehemmt, und eine Reflektion tritt erst beim Auftreffen auf ein Hindernis ein. Grundsätzlich kann eine Oberfläche 16 des Medientrennelementes 5 für die Signalreflektion herangezogen werden. Zur Wirkungsgradverbesserung dient ein Reflektor 17, der die Signale in Richtung Sensorelement 12 zurückwirft. Wie Fig. 1 zeigt, ist neben einer ersten, sensornahen Reflektionsstelle 18, welche sich auf einer Oberseite einer, auf einem Füllkörper 20 aufliegenden Platte 21 befindet eine zweite sensorferne Reflektionsstelle 19 zur Verbesserung der erzielten Ergebnisse, und für eine redundante Signalverarbeitung vorgesehen. In den Figur übereinstimmende Bauteile und Merkmale sind mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen. Fig. 2 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der Ausführungsform nach Fig. 1, daß der Einstrahlbereich 14 zusätzlich mit einer dünnen Membran 24 versehen ist, durch die Ultraschallsignale ungehindert gelangen können. The signals propagate largely uninhibited in a gas-filled chamber 6 , and reflection only occurs when an obstacle is encountered. Basically, a surface 16 of the media separating element 5 can be used for signal reflection. To improve efficiency, a reflector 17 is used , which reflects the signals back towards sensor element 12 . As shown in FIG. 1, in addition to a first reflection point 18 close to the sensor, which is located on an upper side of a plate 21 resting on a filler 20 , a second reflection point 19 remote from the sensor is provided to improve the results achieved and for redundant signal processing. Components and features that match in the figures are provided with the same reference numerals. FIG. 2 differs essentially from the embodiment according to FIG. 1 in that the irradiation area 14 is additionally provided with a thin membrane 24 through which ultrasound signals can pass unhindered.

Wie den Fig. 1 bis 3 ferner zu entnehmen ist, ist das Sensorelement 12 mit Rastmitteln 22 an einer Außenseite von dem Oberteil 3 des Gehäuse 2 befestigt. Eine zusätzliche formschlüssige Befestigung (Verpressung) ist möglich. As can also be seen from FIGS . 1 to 3, the sensor element 12 is fastened with latching means 22 on an outside of the upper part 3 of the housing 2 . An additional positive fastening (pressing) is possible.

Zum Betrieb der Vorrichtung ist es denkbar die Sendemittel und Empfangsmittel jeweils wechselweise getaktet ein- und auszuschalten. Dies ermöglicht die Verwendung eines kombinierten Sende- und Empfangkopfes. In Abwandlung der Erfindung ist es ferner denkbar, zum Senden und Empfangen getrennte Baueinheiten zu verwenden, welche dauerhaft eingeschaltet sind. The transmission means are conceivable for operating the device and receiving means alternately clocked in and out off. This enables the use of a combined transmit and receive head. In a variation of the Invention, it is also conceivable for sending and receiving to use separate units, which are permanent are switched on.

Fig. 4 verdeutlicht eine Einzelheit bei einem mit elastischen Dichtungselementen eingesetzten Einstrahlbereich 14. Die Abdichtung steigt mit steigendem Gasdruck in der Kammer 6. Fig. 5 verdeutlicht in einem Ausschnitt einen Einstrahlbereich 14, welcher als lokale Verglasung ausgebildet ist. FIG. 4 illustrates a detail in the case of an irradiation area 14 used with elastic sealing elements. The seal rises with increasing gas pressure in chamber 6 . Fig. 5 shows in a section an irradiation region 14, which is designed as a local glazing.

Claims

1. pressure medium reservoir ( 1 ) with a housing ( 2 ), the interior of which is divided into two chambers ( 6 , 7 ) by a media separating element ( 5 ), the first chamber ( 6 ) containing a medium, in particular a gas under pressure and the second chamber ( 7 ) is filled with a liquid and a valve ( 10 ) is provided, the closing body ( 11 ) of which can be actuated by the media separating element ( 5 ) and which enables the second chamber ( 7 ) to be filled with liquid and a complete emptying of the second chamber ( 7 ) prevented, characterized in that a sensor element ( 12 ) with signal transmission means and with signal reception means is provided for sensing the position of the media separating element ( 5 ).

2. Pressure fluid accumulator according to claim 1, characterized characterized in that a reflected signal for the Position detection is used.

3. Pressure medium store according to one or more of the preceding claims, characterized in that the media separating element ( 5 ) is provided directly or indirectly for signal reflection.

4. Pressure medium accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the media separating element ( 5 ) has at least one reflector ( 17 ).

5. Pressure medium store according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 12 ) is assigned a signal-permeable irradiation area ( 14 ) for the directed transmission of signals in the direction of the media separating element ( 5 ).

6. Pressure fluid accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the irradiation area ( 14 ) is inserted in the housing ( 2 ) in a sealed manner, and consists of a material with low signal inhibition.

7. Pressure fluid accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 12 ) has an integrated electronics unit for signal evaluation.

8. Pressure medium accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that an optical sensor element ( 12 ) is provided.

9. Pressure fluid accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that a Laser or infrared sensor element is provided.

10. Pressure medium accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that an acoustic sensor element ( 12 ) is provided.

11. Pressure fluid accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that a Ultrasonic sensor element is provided.

12. Pressure medium accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 12 ) is fastened to the housing ( 2 ) with latching means.