DE102004033005A1

DE102004033005A1 - Drucksensormodul

Info

Publication number: DE102004033005A1
Application number: DE102004033005A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger BRIESEWITZ
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul, insbesondere für elektrohydraulische Bremsanlagen, wobei unabhängig von der Anzahl der im Sensorgehäuse (1) angeordneten Drucksensoren (2) die Leiterplatte (3) als ein standardisiertes, auf die Maximalanzahl der im Sensorgehäuse (1) integrierbaren Drucksensoren (2) ausgelegtes Bauteil ist, mit einem standardisierten Anschlussbild zur Verbindung eines oder mehrerer Drucksensoren (2) mit einer Signalerfassungs- und Auswerteschaltung (4) in einer Drucksensorelektronik.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul, insbesondere für Bremssysteme in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist aus der WO 01/85511 A1 bekannt, Drucksensoren in Bremsensteuergeräten zu integrieren. Die in der genannten Schrift beschriebenen Ausführungsformen betreffen die Integration von Einzelsensoren, die mittels einer Clinch-Verbindung unmittelbar in einer Hydraulikeinheit befestigt sind. Die für die Einzelsensoren erforderlichen elektrischen und elektronischen Bauteile sind unabhängig voneinander in zwei Sensorgehäusen integriert.

Aus der EP 1068120 B1 ist bereits ein Drucksensormodul bekannt, dessen Drucksensoren über Dicht- und Halteringe im Sensorgehäuse befestigt sind, wobei die elektrische Verbindung der Drucksensoren mit einer Leiterplatte über Kontaktstifte erfolgt. Jedem Drucksensor ist auf der Leiterplatte eine Auswerteelektronik in Form eines elektronischen Bauelements einzeln zugeordnet, so dass entsprechend der Anzahl der Drucksensoren eine ebenso große Anzahl von autarken Auswerteelektroniken vorhanden ist.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfach herzustellendes, kompaktes Drucksensormodul zu schaffen, das mit unterschiedlich vielen Drucksensoren bestückt werden kann, wobei der Aufbau der erforderlichen Drucksen sorelektronik sowie die Kontaktierung möglichst einfach sein soll.

Diese Aufgabe wird für ein Drucksensormodul der eingangs genannten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittzeichnung durch ein Drucksensormodul mit den erfindungsrelevanten Merkmalen, das drei Drucksensoren aufnimmt,
2 eine schematische Schnittzeichnung durch ein Drucksensormodul mit den erfindungsrelevanten Merkmalen, das einen einzigen Drucksensor aufweist,
3 die standardisierte Anordnung mehrerer Kontakte für die Drucksensormodule nach 1, 2 in einer Draufsicht auf eines der beiden Drucksensormodule.
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Drucksensormodul, das bevorzugt für elektrohydraulische Bremsanlagen verwendet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden außer dem Hauptzylinderdruck in einer Bremsanlage zusätzlich die Hydraulikdrücke in den beiden Vorderradbremsen erfasst, weshalb drei Drucksensoren in einem blockförmigen Sensorge häuse 1 in einer Reihe angeordnet sind, das oberhalb der Drucksensoren 2 eine Drucksensorelektronik aufnimmt.
Das Sensorgehäuse 1 weist unterhalb jedes Drucksensors 2 einen rohrförmig hervorstehenden Druckanschluss auf, der in eine Hydraulikeinheit der elektrohydraulischen Bremsanlage einführbar ist. Mittels zweier parallel oberhalb des Sensorgehäuses 1 angeordneten Leiterplatten 3, welche Bestandteil der Drucksensorelektronik sind, besteht nach dem Verschließen des Sensorgehäuses 1 durch einen Deckel 7 eine zentrale, standardisierte elektrische Anschlussstelle zu einem oberhalb des Drucksensormoduls anschließbaren Steuergerät, das ein Bestandteil der Bremsanlage ist.
Die drei Drucksensoren 2 sind bevorzugt mittels einer Selbstverstemmung im Sensorgehäuse 1 befestigt, wozu das Sensorgehäuse 1 für jeden Drucksensor 2 mit einer Stufenbohrung 5 versehen ist, deren Material weicher ist als das Material eines für jeden Drucksensor 2 vorgesehenen, rohrförmigen Messelementträgers. Das weichere Sensorgehäusematerial im Bereich der Stufenbohrung wird in jeweils eine ringförmige Ausnehmung eines jeden Messelementträgers verdrängt, wodurch eine unlösbare, dichte Verbindung zustande kommt.
Bevorzugt besteht das Sensorgehäuse 1 aus einer leicht herzustellenden Aluminium-Knetlegierung und die Messelementträger der drei Drucksensoren 2 aus einem leicht zu zerspanenden Automatenstahl.
Elektrische Anschlüsse in Form von flexiblen Drähten verbinden die Drucksensoren 2 mit wenigstens einer der beiden Leiterplatten 3, die als stabile, horizontal ausgerichtete Trä gerplatten ausgebildet sind, auf denen die Signalerfassungs- und Auswerteschaltung 4 angeordnet ist. Die äußerst feinen Drähte sind als sogenannte Bondwire ausgeführt, die durch Mikroschweißtechnik an den Leiterplatten 3 angeschlossen sind. Somit kann eine von Positionsabweichungen unabhängige elektrische Kontaktierung der Drucksensoren 2 mit wenigstens einer der beiden Leiterplatten 3 erfolgen.
Bevorzugt wird die Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikeinheit über jeweils einen mittig in den rohrförmigen Messelementträger eines jeden Drucksensors 2 einmündenden Druckkanal zu einer Druckmessmembran herangeführt. Eine durch Druckänderung hervorgerufene Membranverformung wird beispielsweise durch Dehnungsmessstreifen in ein elektrisches Messsignal umgeformt.
Das Drucksensormodul nach 2 unterscheidet sich vom Drucksensormodul nach 1 lediglich um die reduzierte Anzahl der verbauten Drucksensoren, wonach im abgebildeten Grenzfall lediglich eine einzige Stufenbohrung für den aufzunehmenden Drucksensor 2 in das aus 1 bekannte blockförmige Sensorgehäuse 1 vorgesehen ist.
Der Aufbau der beispielhaft aufgezeigten beiden Drucksensormodule ist demnach derart zweckmäßig gewählt, dass für alle Anwendungsfälle zwischen dem Grenzfall Minimal-Drucksensoranzahl (1 Drucksensor) und einer Maximal-Drucksensoranzahl (ein Vielfaches von 1 Drucksensor) auf ein standardisiertes Sensorgehäuses 1 mit einer weitgehend standardisierten Hardware für die Drucksensorelektronik zugegriffen werden kann. Das standardisierte Sensorgehäuse 1 zeichnet sich durch die Einhaltung von konstanten, gewisser maßen genormten Sensorgehäuseabmessungen und einheitlichen hydraulischen als auch elektrischen Schnittstellen (Anschlussbilder) aus, um bei Wunsch oder Bedarf jederzeit eine Variation der Anzahl der Drucksensoren 2 vornehmen zu können, ohne dass dies eine bauliche Veränderungen am elektronischen und hydraulischen Anschlussbild des Drucksensormoduls erfordert.
Die 3 verdeutlicht in einer Draufsicht auf eines der beiden zuvor beschriebenen Drucksensormodule die erforderlichen maximale Kontaktbelegung von sechs Kontakten 6 in einer standardisierten Kontaktreihe, um im vorliegenden Auslegungsfall nicht nur gemäß 2 die auszuwertenden Signale eines einzigen Drucksensors 2, sondern beispielsweise die Signale von fünf Drucksensoren 2 einem Steuergerät der Bremsanlage zuzuführen. Das Steuergerät ist beispielsweise mittels Federkontakte durch die ovale Öffnung 8 im Deckel 7 an der Drucksensorelektronik angeschlossen. Die Kontakte 6 sind bevorzugt als großdimensionierte, kreisrunde Kontaktplatten ausgeführt, so dass eine unproblematische Kontaktierung gewährleistet ist.
Unterhalb des Deckels 7 ist die Kontur des Sensorgehäuses 1 zu erkennen, das abschnittsweise an seiner Umfangsfläche kreisbogenförmig eingeschnürt ist, um eine möglichst platzsparende Anordnung des Drucksensormoduls unmittelbar neben mehreren an der Hydraulikeinheit angeordneten Druckregelventilen zu ermöglichen.
Jeder Drucksensor 2 liefert außer einem Drucksignal auch ein Temperatursignal. Diese Signale werden durch die Signalerfassungs- und Auswerteschaltung 4 in der Drucksensorelektro nik verarbeitet und den Kontakten 6 durch das Multiplexen der Signale zugeführt. Ferner stellen die Kontakte 6 die für die Drucksensorelektronik erforderliche Masse- als auch Stromversorgung sicher. Das Multiplexen der Signale (d.h., mehrere Signale gelangen über eine Leitung bzw. Kontakt) kann entfallen, wenn ausschließlich ein einziger Drucksensor im Drucksensormodul angeordnet ist, dessen Druck- und Temperatursignal, Masse- und Stromversorgungssignal aufgrund der hinreichend großen Kontaktanzahl der standardisierten Kontaktreihe auf vier von sechs Kontakten 6 einzeln zugeteilt werden können.
Losgelöst von den Details der Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, dass unabhängig von der Anzahl der im Sensorgehäuse 1 angeordneten Drucksensoren 2 die Leiterplatte 3 als ein standardisiertes, universell verwendbares Bauteil ausgebildet ist, die sowohl ein standardisiertes Anschlussbild zur elektrischen Verbindung mit einem oder mehreren Drucksensoren 2 als auch ein standardisiertes Anschlussbild für die auf der Leiterplatte 3 angeordnete Signalerfassungs- und Auswerteschaltung 4 aufweist.
In Kombination mit dem zur Aufnahme eines oder mehrerer Drucksensoren 2 ebenso standardisierten Sensorgehäuse 1 beschränkt sich die individuelle Anpassung des Drucksensormoduls auf die Anzahl der aufzunehmenden Drucksensoren 2, so dass lediglich die für die Herstellung der Stufenbohrungen 5 erforderlichen Zerspanung des Sensorgehäuses 1 individuell festgelegt werden muss.
In der 1 umfasst das Anschlussbild des Sensorgehäuses 1 mehrere, vorzugsweise in einer Reihe angeordnete Stufen bohrungen 5, in denen die Drucksensoren 2 gehalten und mit den standardisierten Leiterplatten 3 im standardisierten Sensorgehäuse 1 elektrisch verbunden sind.
Sollen die Signale von wenigstens einem paar Drucksensoren 2 verarbeitet werden, dann lässt sich auch hinsichtlich der Drucksensorelektronik eine Vereinfachung treffen, indem eine standardisierte, universell verwendbare Signalerfassungs- und Auswerteschaltung 4 auf der standardisierten Leiterplatte 3 angeordnet ist, die unabhängig davon, ob nun zwei oder eine Vielzahl von Drucksensoren 2 im Sensorgehäuse 1 angeordnet sind, sämtliche Sensorsignale verarbeiten.
Bei einer Anordnung von mehreren Drucksensoren 2 im Sensorgehäuse 1 (siehe 1) bleibt die Anzahl der elektrischen Kontakte 6 zum peripheren Anschluss an das Steuergerät der Bremsanlage vorteilhaft auf die Anzahl der für einen einzigen Drucksensor 2 erforderlichen vier elektrischen Signalkontakte zuzüglich einem Masse- und Stromkontakt auf insgesamt sechs Kontakte beschränkt 6 (vergl. 2), weshalb vorteilhaft die Verarbeitung sämtlicher Signale aller Drucksensoren in der Drucksensorelektronik mittels eines Multiplexverfahrens erfolgt.
Durch den hohen Grad der Standardisierung der für die Herstellung des Drucksensormoduls erforderlichen Einzelkomponenten als auch durch die Standardisierung des hydraulischen als auch elektrischen Anschlussbildes, lässt sich der Fertigungs- und Prüfaufwand bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung des Produkts nachhaltig reduzieren.

1: Sensorgehäuse
2: Drucksensor
3: Leiterplatte
4: Signalerfassungs- und Auswerteschaltung
5: Einheitsbohrung
6: Kontakt
7: Deckel
8: Öffnung

Claims

Drucksensormodul, insbesondere für elektrohydraulische Bremsanlagen, mit einem Sensorgehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer Drucksensoren, die einen oder mehrere hydraulischer Anschlüsse aufweisen, mit einer am Sensorgehäuse angeordneten Drucksensorelektronik, die wenigstens eine Leiterplatte mit mehreren elektrischen Kontakten und einer Signalerfassungs- und Auswerteschaltung umfasst, mit einem Deckel, der die am Sensorgehäuse angeordnete Drucksensorelektronik abdeckt, sowie mit einer Öffnung im Deckel zur elektrischen Verbindung der Kontakte mit peripher angeordneten elektrischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Anzahl der im Sensorgehäuse (1) angeordneten Drucksensoren (2) wenigstens ein Teil der Drucksensorelektronik, insbesondere die Leiterplatte (3) als ein standardisiertes, auf die Maximalanzahl der im Sensorgehäuse (1) integrierbaren Drucksensoren (2) ausgelegtes Bauteil ist.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensorelektronik, insbesondere die Leiterplatte (3) ein standardisiertes Anschlussbild zur elektrischen Verbindung eines oder mehrerer Drucksensoren (2) mit der Signalerfassungs- und Auswerteschaltung (4) in der Drucksensorelektronik aufweist.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (1) zur Aufnahme eines oder mehrerer Drucksensoren (2) als ein standar disiertes, universell verwendbares Bauteil ausgeführt ist, mit standardisierten Außenabmessungen und einem standardisierten hydraulischen Anschlussbild, das eine individuell an die Anzahl der aufzunehmenden Drucksensoren (2) angepasste Gehäuseverbohrung umfasst.
Drucksensormodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische, periphere Anschlussbild des Sensorgehäuses (1) mehrere, vorzugsweise in einer Reihe nebeneinander angeordnete Stufenbohrungen (5) umfasst, in denen die Drucksensoren (2) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig gehalten und mit der standardisierten Leiterplatte (3) elektrisch verbunden sind.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensorelektronik zur Verarbeitung von Signalen von wenigstens einem paar Drucksensoren (2) über eine standardisierte, universell verwendbare Signalerfassungs- und Auswerteschaltung (4) auf der Leiterplatte (3) verfügt.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, dass zur Standardisierung des elektrischen, peripheren Anschlussbildes die Anzahl der elektrischen Kontakte (6) auf der Leiterplatte (3) an die Maximalanzahl der im Sensorgehäuse (1) integrierbaren Drucksensoren (2) angepasst ist.
Drucksensormodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrieb der Drucksensorelektronik ein Multiplexverfahren vorgesehen ist, das bei der Anordnung mehrerer Drucksensoren (2) im Sensorgehäuse (1) sämtliche Sensorsignale innerhalb der Drucksensorelektronik verarbeitet und den elektrischen Kontakten (6) zuführt.