DE102005038822A1

DE102005038822A1 - Integrierter Drucksensor mit kapazitivem Messprinzip

Info

Publication number: DE102005038822A1
Application number: DE200510038822
Authority: DE
Inventors: Hermann ESSELBRÜGGE; Holger Meyer; Thorsten Behrens
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft auf einen integrierten Drucksensor mit kapazitivem Messprinzip zur Erfassung eines Bremsdrucks in einer elektronischen Kraftfahrzeugbremsanlage, welche eine Hydraulikeinheit (HCU) und eine Elektronikeinheit (ECU) aufweist, wobei durch den Drucksensor eine Kapazitätsveränderung ausgewertet wird, welche durch den Bremsdruck hervorgerufen wird, wobei der Drucksensor in Form einer Messdose (1) ausgeführt ist, welche Kondensatorplatten (2), eine Dielektrikum (3) und ein Gehäuse (4) umfasst, wobei die Messdose (1) in oder an der Hydraulikeinheit (8) befestigt ist und wobei die Messdose (1) über elektrische Kontaktmittel (12; 13) mit einer Leiterplatte (15; 19) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen integrierten Drucksensor mit kapazitivem Messprinzip gemäß Anspruch 1.

In modernen Kraftfahrzeugen werden zur sicheren Steuerung und Regelung von Bremsvorgängen Informationen von Drucksensoren, welche den vorliegenden hydraulischen Bremsdruck erfassen, ausgewertet. Dieser Bremsdruck wird beispielsweise am Hauptzylinder und/oder an den Radbremsen ermittelt. Hierzu werden u. a. Drucksensoren nach dem kapazitiven Messprinzip, wie sie beispielsweise aus der EP 0 651 240 B1 und der EP 0 953 832 B1 bekannt sind, eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache und kostengünstige Art und Weise einen hydraulischen Bremsdruck in einer elektronischen Kraftfahrzeugbremsanlage zu erfassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den integrierten Drucksensor mit kapazitivem Messprinzip nach Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird der integrierte Drucksensor in Form einer Messdose ausgeführt, welche eine Kapazitätsveränderung auswertet, die durch einen von außen angelegten Druck hervorgerufen wird.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Drucksensors besteht darin, dass der Drucksensor in die Hydraulikeinheit (HCU) bzw. in die Elektronikeinheit (ECU) integriert ist. Die heute bereits in Serie befindlichen kapazitiven Drucksensoren sind eigenständige Sensoren und als solche von der Bauform her groß und schwer. Üblicherweise enthalten diese eine Elektronik, welche die Signale des Sensorelementes verstärkt und aufbereitet. Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Drucksensor die Auswertung in die Elektronikeinheit (ECU) verlagert, wodurch der eigentliche Drucksensor wesentlich kleiner, leichter und kostengünstiger ausgeführt werden kann, da er durch die Anordnung in der Hydraulikeinheit (HCU) z. B. kein Gehäuse benötigt. Außerdem erfolgt die Signalübertragung zur Elektronikeinheit (ECU) auf kurzen Wegen, wobei z. B. ein Kabel im Fahrzeugkabelbaum entfallen kann, welches vorher zur Anbindung des üblicherweise an dem Hauptzylinder der Bremsanlage befindlichen Drucksensors an die Elektronikeinheit (ECU) diente.

Weiterhin ist von Vorteil, dass die Signalverarbeitung der gemessenen Drucksignale komplett in der Elektronikeinheit (ECU) erfolgt, wo bereits vorhandene Ressourcen genutzt werden können.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anhand von Figuren beschrieben. Es zeigt:
1 eine Messdose, welche nach dem kapazitiven Messprinzip arbeitet,
2 ein erstes Beispiel zur Befestigung der Messdose in einer Hydraulikeinheit (HCU),
3 ein zweites Beispiel zur Befestigung der Messdose in einer Hydraulikeinheit (HCU),
4 ein viertes Beispiel zur Befestigung der Messdose in einer Hydraulikeinheit (HCU),
5 elektrische Anbindungsmöglichkeiten der Messdose an eine Elektronikeinheit (ECU), und
6 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Bremssteuergeräts mit Messdose.
1 stellt eine in sich geschlossene Messdose 1, welche nach dem kapazitiven Messprinzip arbeitet, dar. Im Gehäuse 4 der Messdose 1 befinden sich zwei Kondensatorplatten 2 und ein Dielektrikum 3. Die Kondensatorplatten 2 bzw. mit den Kondensatorplatten 2 verbundene elektrische Verbindungsmittel (z. B. Anschlussdrähte) sind durch das Gehäuse 4 nach außen geführt, um einen elektrischen Kontakt zu einer nicht dargestellten Auswerteelektronik herzustellen. 1a zeigt die drucklose Messdose 1, während 1b die druckbeaufschlagte Messdose 1 dargestellt, wobei durch eine Druckbeaufschlagung die Kondensatorplatten 2 näher aneinander gedrückt werden. Hierdurch ergibt sich – durch das Dielektrikum 3 verstärkt – eine Kapazitätversänderung, die elektronisch erfasst und direkt in einen Druckwert umgewandelt wird.
In den 2 bis 4 sind Beispiele zur Befestigung der Messdose in einer Hydraulikeinheit (HCU) eines Bremssteuergeräts dargestellt. Das Bremssteuergerät umfasst im Wesentlichen hierbei die Hydraulikeinheit (HCU), in welcher sich u. a. Ventile und Hydraulikkanäle befinden, und eine Elektronikeinheit (ECU), welche die zur Steuerung und Regelung erforderliche Elektronik, z. B. zur Ansteuerung der Ventile, umfasst.
2 zeigt ein erstes Beispiel zur Befestigung der Messdose in der Hydraulikeinheit (HCU). Hierbei ist in der Hydrau likeinheit (HCU) 8 eine runde Vertiefung zur Aufnahme der Messdose 1 eingearbeitet. Ein O-Ring 6 dient als Abdichtung zwischen der Umwelt und der Hydraulikflüssigkeit, die auf der Innenseite der Messdose 1 in der kleinen Bohrung anliegt. Auf den O-Ring 6 wird die Messdose 1 gesetzt, welche wiederum durch einen Niederhalter 5 gegen den O-Ring 6 gedrückt wird. Der Niederhalter 5 ist durch eine mechanische Verbindung 7, z. B. eine Clinch- oder Pressverbindung, mit der Hydraulikeinheit (HCU) 8 verbunden.
In 3 ist ein zweites Beispiel zur Befestigung der Messdose in der Hydraulikeinheit (HCU) dargestellt. Der Aufbau in 3 ist ähnlich zu dem in 2, allerdings ist der Niederhalter 5 hier nicht geclincht oder verpresst, sondern mit der Hydraulikeinheit (HCU) 8 verschweißt. Hierdurch ist es möglich, den Niederhalter 5 beispielsweise als kostengünstiges Stanz-/Biegeteil auszuführen.
4 zeigt ein drittes Beispiel zur Befestigung der Messdose in der Hydraulikeinheit (HCU). Hierbei wird die Messdose 1 nicht durch einen Niederhalter wie in den vorherigen Beispielen fixiert, sondern erst bei Montage der Elektronikeinheit (ECU) durch das ECU-Gehäuse 10 verpresst und fixiert. Hierzu ist das ECU-Gehäuse 10 mit einem entsprechenden Kragen 11 zur Fixierung der Messdose 1 versehen.
In 5 sind elektrische Anbindungsmöglichkeiten der Messdose an die Elektronikeinheit (ECU) dargestellt. In 5a erfolgt die Kontaktierung zwischen der Messdose 1 und einer ECU-Leiterplatte 15 über Federkontakte 12. Die Federkontakte 12 stellen hierbei eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktflächen 14 an den Kondensatorplatten der Messdose 1 und Kontaktflächen 14 an der ECU-Leiterplatte 15 her. Durch die Federkontakte 12 kann diese Anordnung leicht (z. B. zum Zwecke der Reparatur) wieder demontiert werden.
In 5b erfolgt die Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 14 der Messdose 1 bzw. der ECU-Leiterplatte 15 über Bondverbindungen 13.
In 6 ist ein erfindungsgemäßer Aufbau eines Bremssteuergeräts mit Messdose dargestellt. Speziell bei elektronischen Bremssystemen mit mehreren Drucksensoren (Messdosen) ist dieser Aufbau empfehlenswert. In 6 ist eine Schnittdarstellung exemplarisch für eine Drucksensorfunktion dargestellt. Die verschiedenen Messdosen 1 werden mittels einer Halteplatte 18 auf der Hydraulikeinheit (HCU) 8 montiert. In der Halteplatte 18 ist für jede Messdose eine entsprechend geformte Aussparung eingearbeitet, die das Einlegen der Messdose 1 und des O-Ringes 6 ermöglicht.
Über die Halteplatte 18 wird eine Leiterplatte 19 dieser Drucksensoreinheit auf die Hydraulikeinheit (HCU) 8 montiert, beispielsweise mittels mehrerer Befestigungsschrauben 16. Die Leiterplatte 19 dient zur Kontaktierung der Messdosen 1 über die Bondverbindungen 13 und zur Aufnahme einer Auswerteelektronik 17. Diese kann beispielsweise als reine Vorverstärkerstufe, aus einer Signalaufbereitung für einen Datenbus oder als komplett temperaturkompensierende Schaltung aufgebaut sein. Es sind hier beliebige Konfigurationen möglich.
Die Übertragung der Signale zur ECU-Leiterplatte erfolgt zum Beispiel wie in 6 dargestellt mittels einer Steckver bindung 20 oder über Federkontakte 12 (wie schon in 5a gezeigt).
Um die Auswerteelektronik 17 gegen Umwelteinflüsse abzudichten, ist das ECU-Gehäuse 10 mit einer umlaufenden Dichtung 21 versehen, welche bei Montage der ECU auf der Hydraulikeinheit (HCU) 8 aufliegt.

1: Messdose
2: Kondensatorplatten
3: Dielektrikum
4: Gehäuse
5: Niederhalter
6: O-Ring
7: mechanische Verbindung
8: Hydraulikeinheit (HCU)
9: Schweißverbindung
10: ECU-Gehäuse
11: Kragen
12: Federkontakte
13: Bondverbindung
14: Kontaktflächen
15: ECU-Leiterplatte
16: Befestigungsschraube
17: Auswerteelektronik
18: Halteplatte
19: Leiterplatte
20: Steckverbindung
21: Dichtung

Claims

Integrierter Drucksensor mit kapazitivem Messprinzip zur Erfassung eines Bremsdrucks in einer elektronischen Kraftfahrzeugbremsanlage, welche eine Hydraulikeinheit (HCU) und eine Elektronikeinheit (ECU) aufweist, wobei durch den Drucksensor eine Kapazitätsveränderung ausgewertet wird, welche durch den Bremsdruck hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor in Form einer Messdose (1) ausgeführt ist, welche Kondensatorplatten (2), ein Dielektrikum (3) und ein Gehäuse (4) umfasst, wobei die Messdose (1) in oder an der Hydraulikeinheit (8) befestigt ist, und wobei die Messdose (1) über elektrische Kontaktmittel (12; 13) mit einer Leiterplatte (15; 19) verbunden ist.
Integrierter Drucksensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (15; 19) eine Auswerteelektronik (17) zur Auswertung der Kapazitätsänderung angeordnet ist.
Integrierter Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdose (1) in einer Vertiefung der Hydraulikeinheit (8) oder in einer Vertiefung einer Halteplatte (18) angeordnet ist, wobei die Messdose (1) mit einer in dem Hydraulikkanal befindlichen Hydraulikflüssigkeit in Verbindung steht.
Integrierter Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Messdose (1) und dem Rand des Hydraulikkanals ein O-Ring (6) zur Abdichtung der Hydraulikflüssigkeit gegenüber der Umwelt befindet.
Integrierter Drucksensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdose (1) mittels der Halteplatte (18) oder mittels eines Niederhalters (5) oder mittels eines Kragens (11) eines ECU-Gehäuses (10) fixiert ist.
Integrierter Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) mit der Hydraulikeinheit (8) verclincht oder verpresst ist.
Integrierter Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) mit der Hydraulikeinheit (8) verschweißt ist.
Integrierter Drucksensor nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung zwischen der Messdose (1) und der Leiterplatte (15; 19) über Federkontakte (12) erfolgt.
Integrierter Drucksensor nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung zwischen der Messdose (1) und der Leiterplatte (15; 19) über Bondverbindungen (13) erfolgt.