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Die Erfindung betrifft eine optische Druckmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsbildende optische Druckmesseinrichtung ist aus der
DE 10 2011 085 329 A1 bekannt, die in einem Hydraulikblock eines hydraulischen Kraftfahrzeugbremssystems angeordnet ist, um den Druck innerhalb des Kraftfahrzeugbremssystems zu bestimmen. Hierzu ist an einem Grundkörper eines in den Hydraulikblock integrierten Magnetventils eine Ventilhülse aus Federstahl mit einer verformbaren Membran mittels einer Schweißverbindung angeordnet. Dieser Grundkörper weist einen Fluidzugang auf, so dass die Membran direkt von dem innerhalb des Kraftfahrzeugbremssystems vorhandenen Druck beaufschlagt und in Abhängigkeit dieses Druckes verformt wird. Eine Leiterplatte mit einer Infrarot-Leuchtdiode und einer Infrarot-Fotodiode ist gegenüberliegend zur Membran angeordnet. Die Infrarot-Leuchtdiode erzeugt einen Messstrahl, welcher auf die Membran auftrifft und zurück in die Infrarot-Fotodiode reflektiert wird. In Abhängigkeit der Verformung der Membran wird ein Teil des von der Infrarot-Leuchtdiode erzeugten Messstrahles von der Infrarot-Fotodiode detektiert.
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Bei dieser bekannten optischen Druckmesseinrichtung wird die sich ändernde Konvexität der Membran direkt als Maß für den an der Membran wirkenden Druck verwendet. Aufgrund von sich ändernden Reflexionseigenschaften der Membran, insbesondere bei über die Lebensdauer der Druckmesseinrichtung sich verändernden Materialeigenschaften ändert sich die Messgenauigkeit in nachteiliger Weise.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Druckmesseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine verbesserte Messgenauigkeit erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Druckmesseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche optische Druckmesseinrichtung mit einem licht-emittierenden Element zur Erzeugung eines Messstrahles, einer Biegemembran, die mittels eines darauf ausgeübten Drucks verformbar ist und einer mit der Biegemembran in Wirkverbindung stehenden und im Messstrahl angeordneten optischen Reflexionsfläche, welche in Abhängigkeit der durch den auf die Biegemembran ausgeübten Druck einen Teil des Messstrahles in Form eines Reflektionsstrahles in einen optischen Messdetektor reflektiert, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- – die Reflexionsfläche von einer Oberfläche eines um eine Kippachse kippbaren Reflektorelementes gebildet wird,
- – die Kippachse des Reflektorelementes parallel zur Ebene der unverformten Biegemembran angeordnet ist, und
- – ein Stützkörper zur Abstützung des Reflektorelementes an der Biegemembran vorgesehen ist, wobei unter Abstützung mittels des Stützkörpers auf der Biegemembran das Reflektorelement um die Kippachse in Abhängigkeit der Verformung der Biegemembran, kippbar ist.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung wird die sich verformende Biegemembran in eine ebene Fläche transformiert, so dass sich die Neigung des Reflektorelementes und damit die Neigung der auf derselben angeordnete Reflexionsfläche proportional zur Verformung der Biegemembran und somit proportional zum auf die Biegemembran wirkenden Druck verändert. Durch die sich ändernde Neigung des Reflektorelementes wird eine Helligkeitsänderung des Reflexionsstrahles bewirkt, die von dem optischen Messdetektor detektiert wird. Damit kann die Verwölbung der Biegemembran in Form einer Verkippung der Reflexionsfläche detektiert und elektrisch über die sich verändernde Helligkeit an dem optischen Messdetektor ausgewertet werden. Bei einer solchen Anordnung hat sich gezeigt, dass sich die Messgenauigkeit gegenüber einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik wesentlich erhöhen lässt. Dies liegt insbesondere daran, dass durch den Stützkörper die aufgrund des an der Membran anliegenden Druckes bewirkten geometrischen Änderungen mechanisch verstärkt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn weiterbildungsgemäß das lichtemittierende Element und der optische Messdetektor derart angeordnet sind, dass der Mess- und Reflektionsstrahl in der Drehebene der Kippachse liegen. Damit wird der aufgrund eines Druckes erzeugte maximale Kippwinkel des Reflektorelementes in eine Helligkeitsänderung umgesetzt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein weiteres lichtemittierendes Element zur Erzeugung eines Referenzstrahles und ein den an der Reflexionsfläche reflektierten Referenzstrahl detektierender optischer Referenzdetektor vorgesehen sind, wobei das weitere lichtemittierende Element und der Referenzdetektor derart angeordnet sind, dass der Refenzstrahl und der reflektierte Referenzstrahl in einer senkrecht zu der von dem Mess- und Reflektionsstrahl gebildeten Ebene verlaufen.
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Der Vorteil einer solchen Anordnung, die neben dem Mess-strahl zusätzlich noch einen Referenzstrahl vorsieht, besteht darin, dass auftretende Toleranzen sowohl bedingt durch wechselnde Umgebungstemperaturen als auch bedingt durch mechanische Toleranzen, wie Abstandstoleranzen, Achsenabweichungen und Kippwinkel sowie Montagetoleranzen, mittels eines solchen Referenzstrahles eliminiert werden können.
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Zur Kompensation solcher Toleranzen wird sowohl für den Messstrahl als auch für den Referenzstrahl die gleiche auf dem Reflektorelement angeordnete Reflexionsfläche verwendet, wobei die zugehörigen Elemente zur Erzeugung des Referenzstrahls und zur Detektion des reflektierten Referenzstrahls einerseits und zur Erzeugung des Mess- und Reflektionsstrahls anderseits kreuzartig angeordnet sind, so dass der Referenzstrahl und der reflektierte Referenzstrahl in einer senkrecht zu der von dem Mess- und Reflektionsstrahl gebildeten Ebene verlaufen. Dies führt dazu, dass der Referenzstrahl nahezu unabhängig von dem an der Biegemembran wirkenden Druck an einer nahezu hinsichtlich der Lage unveränderten Reflexionsfläche reflektiert wird. Die Einflüsse der druckbedingten Lageänderungen für den Referenzstrahl können weitestgehend vernachlässigt werden. Dagegen gehen für den Messstrahl die druckbedingten Wölbungsänderungen der Biegemembran vollständig in eine Neigungsänderung ein.
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Weiterhin ist es weiterbildungsgemäß vorteilhaft, wenn der Stützkörper als Stützzahn ausgebildet und an dem Reflektorelement angeordnet ist. Ein solcher Stützzahn tastet quasi die Wölbungsänderung der Biegemembran ab. Alternativ kann der Stützzahn auch an der Biegemembran, insbesondere zentrisch auf derselben angeordnet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Reflektorhülse vorgesehen ist, die an einem stirnseitigen Ende mit dem Reflektorelement ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Reflektorelement kreisförmig ausgebildet und über einen radial verlaufenden Verbindungssteg mit der Mantelfläche der Reflektorhülse verbunden. Hierbei ist die Reflektoren derart angeordnet, dass die Biegemembran von derselben übergestülpt wird.
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Ferner ist in vorteilhafter Weise nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Biegemembran an einem Grundkörper angeordnet, welcher zur Druckbeaufschlagung der Biegemembran mit einem Fluidzugang ausgebildet ist.
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Weiterhin sind nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das lichtemittierende Element, das weitere lichtemittierende Element, der optische Messdetektor und der optische Referenzdetektor auf einer Leiterplatte angeordnet.
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Dabei ist vorzugsweise zur Aufnahme der Leiterplatte ein quaderförmiges Gehäuse vorgesehen, in welchem an einer inneren Seitenwand die Leiterplatte angeordnet ist und an einer gegenüberliegenden Seitenwand eine an die Kontur der Reflexionsfläche angepasste Lichtdurchtrittsöffnung ausgebildet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Innere eines solchen Gehäuses mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung ausgebildet ist. Mit dem solchen Gehäuse können nur jene Lichtstrahlen die Detektoren erreichen, die an der Reflexionsfläche wieder zurück durch die Lichtdurchtrittsöffnung in das Gehäuse reflektiert werden. Störungen durch seitliche Reflexionen können daher nicht auftreten.
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Zur Vermeidung von Toleranzabweichungen durch bauteilbedingte Parameter werden die lichtemittierenden Elemente als auch die Detektoren bei der Halbleiterherstellung aus demselben Wafer hergestellt, wodurch sichergestellt wird, dass diese verwendeten Bauteile hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften nahezu
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identisch sind. Auch die elektronischen Auswerteschaltungen von Messdetektor und Referenzdetektor sind aus identischen Bauteilen hergestellt, damit die Störeinflüsse auf den Messdetektor identisch durch den Referenzdetektor erfasst werden. Widerstände werden im Array, als Paar hergestellt, Transistoren und Operationsverstärker in einem Gehäuse geliefert, also in einem Chip. Die Übereinstimmung beider Detektoren kann noch erhöht werden, wenn diese als ein Chip komplett hergestellt werden, anstatt sie aus Einzelbauteilen bestehend zu nutzen. Hierdurch werden sowohl für den Messekanal als auch für den Referenzkanal identische Eigenschaften erzielt, wodurch eine sehr hohe Messgenauigkeit sichergestellt wird.
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Diese erfindungsgemäße optische Druckmesseinrichtung wird vorteilhaft in einem Kraftfahrzeugbremssystem eingesetzt, indem die Biegemembran als Teil einer Ventilhülse eines in einem Hydraulikblock eines solchen Fahrzeugbremssystems angeordneten Magnetventils ausgebildet ist. Versuchsweise wird dabei die Reflektorhülse derart angeordnet, dass sie der Ventilhülse überstülpt wird.
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Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Druckmesseinrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung mit einer Biegemembran ohne Druckbeaufschlagung in einer Schnittansicht gemäß Schnitt I-I nach 2,
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2 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte der optischen Druckmesseinrichtung nach 1,
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3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung nach 1 mit einer druckbeaufschlagten Biegemembran,
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4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung nach 1 mit einer Biegemembran ohne Druckbeaufschlagung in einer Schnittansicht gemäß Schnitt II-II nach 2,
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5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung nach 4 mit einer druckbeaufschlagten Biegemembran,
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6 eine schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung mit einer Reflexionshülse gemäß der Erfindung,
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7 eine schematische Schnittdarstellung der optischen Druckmesseinrichtung gemäß 6, und
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8 eine schematische Darstellung eines Gehäuses der erfindungsgemäßen optischen Druckmesseinrichtung.
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Die 1 und 3 bis 5 zeigen einen Ausschnitt einer Hydraulikeinheit 10 eines Fahrzeugbremssystems mit einem Hydraulikblock 11 und einem Magnetventil, von welchem lediglich ein Grundkörper 12 mit einem Fluidzugang 12.1 dargestellt ist. Dieser Grundkörper 12 ist über eine Clinch-Verbindung 12.2 mediendicht mit dem Hydraulikblock 11 verbunden.
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Endseitig wird der Grundkörper 12 zur Bildung einer optischen Druckmesseinrichtung 1 von einer Ventilhülse 13 mit einer Biegemembran 13.1 verschlossen, so dass diese Biegemembran 13.1 über den Fluidzugang 12.1 mit dem Druck aus dem Fahrzeugbremssystems beaufschlagt wird. Die Ventilhülse 13 ist mittels Schweißverbindung 9 mit dem Grundkörper 12 verbunden.
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Um den Grad einer Verwölbung der druckbeaufschlagten Biegemembran 13.1 optisch zu detektieren, umfasst die optische Druckmesseinrichtung 1 gemäß den 1 und 3 bis 5 eine Leiterplatte 3 mit entsprechenden optischen Bauelementen.
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Diese auf der Leiterplatte 3 angeordneten optischen Bauelemente zeigt die 2 in einer Draufsicht und umfasst ein lichtemittierendes Element 4 zur Erzeugung eines Messstrahles M1, der an einer Reflexionsfläche 2.1 (in 2 nur symbolhaft dargestellt) als Reflektionsstrahl M2 in einen optischen Messdetektor 4.1 reflektiert wird und ein weiteres lichtemittierendes Element 5 zur Erzeugung eines Referenzstrahles R1, der ebenso an der Reflexionsfläche 2.1 als reflektierter Referenzstrahl R2 in einen Referenzdetektor 5.1 reflektiert wird.
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Diese beiden lichtemittierenden Elemente 4 und 5 sind jeweils zusammen mit dem Detektoren 4.1 und 5.1 paarweise in einer Kreuzanordnung auf der Leiterplatte 3 angeordnet, so dass das lichtemittierende Element 4 und der optische Messdetektor 4.1 zusammen mit dem Mess- und Reflektionsstrahl M1 und M2 eine der x-z-Ebene entsprechende Ebene E1 bilden und die von dem weiteren lichtemittierenden Element 5 und dem zugehörigen Referenzdetektor 5.1 zusammen mit dem Referenzstrahl R1 und dem reflektierten Refenzstrahl R2 eine hierzu senkrechte Ebene E2 bilden, die der y-z-Ebene entspricht. Mit dem lichtemittierenden Element 4 und dem optischen Messdetektor 4.1 wird der an der Biegemembran 13.1 wirkende Druck des Bremssystems detektiert und bilden einen Messekanal, während das weitere lichtemittierende Element 5 zusammen mit dem Referenzdetektor 5.1 einem Referenzkanal bilden, mit dem veränderte Reflektionseigenschaften (bspw. aufgrund von Alterungserscheinungen) der Reflexionsfläche 2.1, Temperaturänderungen, Montagetoleranzen (bspw. zwischen der Leiterplatte 3 und dem Hydraulikblock 11) sowie mechanische Toleranzen (wie Abstandstoleranzen, Achsenabweichungen, Kippwinkel usw.) der optischen Druckmesseinrichtung 1 kompensiert werden.
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Die 1 und 3 zeigen die Hydraulikanordnung 10 mit der optischen Druckmesseinrichtung 1 in einer der Ebene E1 entsprechende Schnittebene gemäß Schnitt I-I nach 2, wobei der Unterschied in den Darstellungen der optischen Druckmesseinrichtung 1 gemäß den 1 und 3 darin besteht, dass in 1 die Biegemembran 13.1 ohne eine Druckbeaufschlagung dargestellt ist, während in 3 die Biegemembran 13.1 über den Fluidzugang 12.1 mit einem Mediendruck beaufschlagt wird und daher einen verwölbten Zustand zeigt. In dieser Darstellung gemäß den 1 und 3 sind daher das lichtemittierende Element 4 sowie der Messdetektor 4.1 zu erkennen.
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Die 4 und 5 zeigen die identische Hydraulikanordnung, jedoch besteht der Unterschied zu den 1 und 3 darin, dass die Hydraulikanordnung 10 in einer Schnittebene dargestellt ist, die der Ebene E2 (vgl. 2) entspricht, in der das weitere lichtemittierende Element 5 sowie der zugehörige Referenzdetektor 5.1 angeordnet sind. Der Unterschied zwischen den 4 und 5 entspricht demjenigen der Darstellungen gemäß den 1 und 3, d.h., 4 zeigt eine optische Messvorrichtung 1 mit einer unbelasteten Biegemembran 13.1, während die Biegemembran 13.1 nach 5 aus dem Bremssystem druckbeaufschlagt und daher mit einer Verwölbung dargestellt ist.
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Die optische Druckmesseinrichtung 1 gemäß den 1 und 3 weist ein in einem vorgegebenen Abstand a zur Biegemembran 13.1 angeordnetes und plattenförmiges Reflektorelement 2 mit einer von dessen Oberfläche gebildeten Reflexionsfläche 2.1 auf, die derjenigen symbolhaft in 2 dargestellten Reflexionsfläche entspricht. Mittels einer auf der Oberfläche des Reflektorelementes 2 realisierten Maske 2.4 wird die Reflexionsfläche 2.1 definiert, so dass außerhalb der Reflexionsfläche 2.1 diese Maske 2.4 einen unerwünschte Reflexionen absorbierenden geschwärzten Bereich darstellt.
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Das Reflektorelement 2 ist als Teil einer Reflektorhülse 2.0 ausgebildet, die in den 6 und 7 dargestellt ist. Gemäß diesen 6 und 7 ist an dem Grundkörper 12 des Magnetventils die Ventilhülse 13 mit der Biegemembran 13.1 angeordnet, wobei über die Ventilhülse 13 die Reflektorhülse 2.0 gestülpt ist. Die zur Biegemembran 13.1 benachbarte Stirnseite der Reflektorhülse 2.0 weist das Reflektorelement 2 auf, welches kreisförmig ausgebildet ist und über einen Verbindungssteg 2.3 mit der Mantelfläche der Reflektorhülse 2.0 verbunden ist. Gemäß den 1 und 3 ist das Reflektorelement 2 über diesen Verbindungssteg 2.3 verschwenkbar mit der Mantelfläche der Reflektorhülse 2.0 verbunden, so dass im Bereich dieses Verbindungssteges 2.3 in Bezug auf das Reflektorelement 2 eine Kippachse 2.2 gebildet wird, um die das Reflektorelement 2 verschwenkbar ist.
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Ferner ist nach den 1 und 3 die Reflektorhülse 2.0 mittels einer Schweißverbindung 9 mit dem Grundkörper 12 derart verbunden, dass zwischen der Biegemembran 13.1 und dem Reflektorelement 2 ein vorgegebener Abstand a entsteht. Der vorgegebene Abstand a des Reflektorelementes 2 zur Biegemembran 13.1 wird über einen als Stützzahn ausgebildeten Stützkörper 2.11 realisiert, der sich auf der Biegemembran 13.1 abstützt und gemäß den 1 und 3 auf der zur Biegemembran 13.1 zugewandten Seite des Reflektorelementes 2 angeformt ist. Dabei ist dieser Stützzahn 2.11 nicht mittig hinsichtlich der Ausdehnung des Reflektorelementes 2 in senkrechter Richtung zur Kippachse 2.2 angeordnet, sondern außermittig benachbart mit einem Abstand b zur Kippachse 2.2.
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Alternativ kann dieser Stützzahn 2.11 auch integral mit der Biegemembran 13.1 realisiert werden, wie dies aus 7 ersichtlich ist. Gemäß dieser 7 ist der Stützzahn 2.11 mittig auf der Biegemembran 13.1 zusammen mit derselben ausgeformt.
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Mit dieser durch den Stützzahn 2.11 bewirkten Abstützung an der Biegemembran 13.1 wird erreicht, dass die durch einen an der Biegemembran 13.1 anliegenden Druck bewirkte Verwölbung derselben ein Drehmoment an dem Reflexionselement 2 erzeugt, welches das Reflektorelement 2 in Abhängigkeit des Grades der Verwölbung, d.h. in Abhängigkeit des an der Biegemembran 13.1 anliegenden Druckes um einen bestimmten Winkel aus der Waagerechten in eine geneigte Position um die Kippachse 2.2 verdreht, wie dies in 3 dargestellt ist. Damit wird die Verformung der Biegemembran 13.1 in eine Neigung einer von dem Reflexionselement 2 gebildeten ebenen Fläche umgesetzt, d.h. die Neigung der von dem Reflexionselement 3 gebildeten Reflexionsfläche 2.1 ist proportional zur Verformung der Biegemembran 13.1 und damit auch proportional zum an der Biegemembran 13.1 anliegenden Druck.
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Dabei bestimmt die Lage des Stützzahnes 2.11 an dem Reflexionselement 2 den jeweiligen absoluten Neigungswinkel des Reflexionselementes 2 bei einer bestimmten Verwölbung der Biegemembran 13.1. Dadurch ergibt sich eine mechanische Verstärkung des Verwölbungsgrades der Biegemembran 13.1, da in Abhängigkeit des Abstandes b des Stützzahnes 2.11 von der Kippachse 2.2 sich der Neigungswinkel des Reflexionselementes 2 einstellt.
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Gemäß den 1 und 3 ist der von dem lichtemittierenden Element 4 erzeugte Messstrahl M1 auf die Reflexionsfläche 2.1 des Reflexionselementes 2 gerichtet und wird von dieser Reflexionsfläche 2.1 als Reflektionsstrahl M2 in den Messdetektor 4.1 reflektiert, wobei der Messstrahl M1 und der Reflektionsstrahl M2 in der von der Kippachse 2.2 gebildeten Drehebene liegen. Bewegt sich das Reflexionselement 2 aus einer waagrechten Position gemäß 1, in welcher die Biegemembran 13.1 nicht druckbelastet ist, in eine geneigte Position gemäß 3, in welcher die Biegemembran 13.1 wegen eines anliegenden Druckes eine Verwölbung zeigt, ändert sich die Helligkeit des von dem Messdetektor 4.1 empfangenen Reflektionsstrahles M2. Aufgrund der durch die Neigung des Reflexionselementes 2 bewirkten mechanischen Verstärkung der Verformung der Biegemembran 13.1 wird eine große Aufweitung des Messstrahles M1 in den Reflektionsstrahl M2 bewirkt.
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Die von dem Messdetektor 4.1 detektierte Helligkeit ist daher proportional zum Neigungswinkel des Reflexionselementes 2 und damit ebenso proportional zum an der Biegemembran 13.1 anliegenden Druck. Somit hat der Neigungswinkel des Reflexionselementes 2 und damit ebenso die Reflexionsfläche 2.1 direkten Einfluss auf der von dem Messdetektor 4.1 detektierten Helligkeit. Mit dem durch das lichtemittierende Element 4 und den zugehörigen Messdetektor 4.1 gebildeten Messkanal steht ein den an der Biegemembran 13.1 anliegenden Druck anzeigendes elektrisches Signal zur Verfügung.
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Die 4 und 5 zeigen nun die Hydraulikeinheit 10 mit der optischen Messeinrichtung 1 in einer der Ebene E2 entsprechenden Schnittebene gemäß Schnitt II-II nach 2. Aus diesen Schnittdarstellungen gemäß den 4 und 5 ist der von dem weiteren lichtemittierenden Element 5 und dem zugehörigen Referenzdetektor 5.1 zusammen mit dem Referenzstrahl R1 und dem an der Reflexionsfläche 2.1 reflektierten Refenzstrahl R2 gebildeten Referenzkanal ersichtlich. Wie aus dem Vergleich dieser beiden 4 und 5 hin-sichtlich der Lage des Reflektorelementes 2 und damit der Reflexionsfläche 2.1 relativ zu der Leiterplatte 3 zu erkennen ist, verändert sich die Neigung der Reflexionsfläche 2.1 bei der druckbeaufschlagten Biegemembran 13.1 nur unwesentlich gegenüber einer Biegemembran 13.1 ohne Druckbeaufschlagung. Dies liegt daran, dass sich die Reflexionsfläche 2.1 durch die Verwölbung der Biegemembran 13.1 nur senkrecht zur Zeichenebene bezogen auf 4 ändert, jedoch nicht in der Zeichenebene, in welcher der Messstrahl M1 und der Reflektionsstrahl M2 verlaufen. Damit ändert sich die von dem Referenzdetektor 5.2 detektierte Helligkeit des reflektierten Referenzstrahles R2 in Abhängigkeit der Neigung der Schwenkplatte 2 nicht wesentlich, der Unterschied ist lediglich marginal.
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Wie bereits oben ausgeführt, dient der Referenzkanal dazu, Alterungserscheinungen der Reflexionsfläche 2.1, thermische Einflüsse, Montagetoleranzen sowie mechanische Toleranzen im Messergebnis zu eliminieren. So wird bspw. als Messsignal, welches den auf die Biegemembran 13.1 wirkenden Druck anzeigt, das Differenzsignal aus dem Messkanal und dem Referenzkanal verwendet. Da für beide Kanäle die gleiche Reflexionsfläche 13.1 verwendet wird, wirken sich alle Veränderungen an der Reflexionsfläche 2.1, auch thermische Einflüsse und Toleranzen in beiden Kanälen identisch aus und werden aufgrund der Differenzbildung eliminiert.
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Ein solches derart gebildete Messsignal weist eine hohe Stabilität gegenüber elektrischen Störungen von außen auf, wobei die gesamte Anordnung zur Bildung der optischen Messvorrichtung sehr kompakt ausgelegt werden kann.
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Die durch bauteilbedingte Parameter entstehenden Toleranzabweichungen der optischen Bauelemente 4 und 4.1 sowie 5 und 5.1 können dadurch reduziert werden, dass diese optischen Bauteile aus demselben Wafer hergestellt werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass solche Bauteile im Wesentlichen die gleichen elektrischen Eigenschaften aufweisen.
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Die elektronischen Schaltungen von Messdetektor 4.1 und Referenzdetektor 5.1 werden aus den identischen Bauteilen hergestellt, damit Störeinflüsse auf den Messdetektor 4.1 identisch durch den Referenzdetektor 5.1 erfasst werden. Widerstände werden im Array, als Paar hergestellt, Transistoren und Operationsverstärker in einem Gehäuse geliefert, also in einem Chip. Die Übereinstimmung beider Detektoren kann noch erhöht werden, wenn diese in einem einzigen Chip komplett hergestellt werden, anstatt sie aus Einzelbauteilen bestehend aufzubauen.
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Die optische Messeinrichtung 1 wird in einem in 8 dargestellten quaderförmigen Gehäuse 7 eingesetzt. Dieses Gehäuse 7 besteht aus sechs Seitenwänden, wobei an einer inneren Oberfläche einer Seitenwand 7.1 die Leiterplatte 3 der optischen Messeinrichtung 1 angeordnet ist. Auf diese Leiterplatte 3 ist die kreuzartige Anordnung des lichtemittierenden Elementes 4 und des zugehörigen Messdetektor 5 einerseits und des weiteren lichtemittierenden Elementes 5 und des zugehörigen Referenzdetektor 5.1 zu erkennen. In der zur Leiterplatte 3 gegenüberliegenden Seitenwand 7.2 ist eine Lichtdurchgangsöffnung 8 vorgesehen, so dass diese Lichtdurchgangsöffnung 8 der auf der Schwenkplatte 2 angeordneten Reflexionsfläche 2.1 gegenüberliegt. Die Lichtdurchtrittsöffnung 8 entspricht in seiner Position und seiner Geometrie derjenigen der Reflexionsfläche 2.1. Ferner ist der gesamte Innenraum des Gehäuses 7 mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung verkleidet, so dass dadurch alle unerwünschten Reflexionen eliminiert werden.
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Bei einem solchen Gehäuse können nur jene von dem lichtemittierenden Elementen 4 und 5 erzeugten Lichtstrahlen M1 und R1 nur dann an die zugehörigen Detektoren 4.1 und 5.1 reflektiert werden, die den Weg durch die Lichtdurchtrittsöffnung 8 gefunden haben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optische Messeinrichtung
- 2
- Reflektorelement der optischen Messeinrichtung 1
- 2.0
- Reflektorhülse
- 2.1
- Reflexionsfläche der Schwenkplatte 2
- 2.11
- Stützkörper, Stützzahn der Schwenkplatte 2
- 2.2
- Kippachse der Schwenkplatte 2
- 2.3
- Verbindungssteg
- 2.4
- Maske der Schwenkplatte 2
- 3
- Leiterplatte der optischen Messeinrichtung 1
- 4
- lichtemittierendes Element
- 4.1
- optischer Messdetektor
- 5
- weiteres lichtemittierendes Element
- 5.1
- optischer Referenzdetektor
- 7
- Gehäuse der optischen Messeinrichtung 1
- 7.1
- Seitenwand des Gehäuses 7
- 7.2
- Seitenwand des Gehäuses 7
- 8
- Lichtdurchtrittsöffnung des Gehäuses 7
- 9
- Schweißverbindungen
- 10
- Hydraulikeinheit eines Bremssystems
- 11
- Hydraulikblock der Hydraulikeinheit 10
- 12
- Grundkörper eines Ventils
- 13
- Ventilhülse
- 13.1
- Biegemembran der Ventilhülse 13
- E1
- Ebene des Messkanals
- E2
- Ebene des Referenzkanals
- M1
- Messstrahl
- M2
- Reflektionsstrahl
- R1
- Referenzstrahl
- R2
- reflektierte Referenzstrahl
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011085329 A1 [0002]
