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Die Erfindung betrifft ein Drucksteuergerät für ein schlupfgeregeltes Hydraulikbremssystem in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 198 41 334 A1 geht bereits ein Drucksteuergerät für eine radschlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlage hervor, das ein erstes Gehäuse zur Aufnahme von mehreren elektrisch betätigbaren Drucksteuerventilen und ein zweites Gehäuse zur Aufnahme von elektrischen und elektronischen Bauelementen aufweist. Beim Aufsetzen des zweiten Gehäuses auf das erste Gehäuse werden nicht nur die Drucksteuerventile elektrisch kontaktiert, sondern auch mehrere in einem blockförmigen Gehäuse angeordnete Drucksensoren mit den erforderlichen elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen in einem blockförmigen Gehäuse zusammengefasst.
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Darüber hinaus werden häufig Informationen hinsichtlich des Betriebszustands eines zur Betätigung des Hydraulikbremssystems erforderlichen Vakuumverstärkers benötigt, wozu sich die Erfassung des Luftdrucks in wenigstens einer der Kammern des Vakuumverstärkers eignet. Der Aufwand zur Integration eines den Luftdruck im Vakuumverstärker erfassenden Drucksensors ist relativ groß und erfordert überdies eine störungsanfällige sowie aufwendige elektrischen Verkabelung mit einer geeigneten Signalverarbeitungselektronik.
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Ferner gehört es bereits zum Stand der Technik, zur pneumatischen und hydraulischen Erfassung von Drücken in funktionsrelevanten Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise zur Getriebe- als auch Motorsteuerung, Druck- als auch Temperatursensoren mit der zugehörigen Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung entweder unmittelbar am Getriebe bzw. am Motor oder auch an hierfür speziell vorgesehene Steuergeräte anzuordnen, was nicht selten zu einem erheblichen Bau- als auch Elektrifizierungsaufwand führt.
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Ein Drucksteuergerät der gattungsbildenden Art ist bereits aus
DE 101 22 330 A1 bekannt, wonach zwischen einem ersten Gehäuse, das elektrisch betätigbare Drucksteuerventile aufnimmt und einem zweiten Gehäuse, welches mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente versehen ist, eine Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung zur Verarbeitung von Signalen eines Temperatur- und/oder Luftdrucksensors angeordnet ist.
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Ferner offenbart die
DE 195 42 654 A1 eine elektronisch steuerbare Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem ABS-Modulator, der die Drucksteuerventile, einen Druckspeicher sowie eine elektromotorisch angetriebene Pumpe umfasst, die um eine zusätzliche pneumatische oder hydraulische Pumpe ergänzt ist. Die pneumatische Pumpe steht über eine Leitung mit der Unterdruckkammer eines Vakuumbremskraftverstärkers in Verbindung, der zur Überwachung des Unterdrucks eine Drucksensoranordnung aufweist, welche über eine Kabelverbindung an einer elektronischen Steuereinheit angeschlossen ist.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Drucksteuergerät für ein schlupfgeregeltes Hydraulikbremssystem derart auszubilden, dass es zumindest Teile der Druck- und/oder auch Temperatursensorik aufzunehmen vermag, die bisher nicht Bestandteil des Drucksteuergeräts waren.
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Somit soll ein multifunktional verwendbares Drucksteuergerät geschaffen werden, das beispielsweise den Aufwand zur Integration eines den Luftdruck im Vakuumverstärker erfassenden Drucksensors als auch eine störungsanfällige sowie aufwendige elektrischen Verkabelung des Drucksensors mit einer geeigneten Signalverarbeitungselektronik vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Drucksteuergerät der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen hervor.
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Es zeigen:
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1 eine Schemadarstellung eines Drucksteuergeräts in Verbindung mit einer Radbremse und einem Bremsdruckgeber,
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2 eine Detailansicht des Drucksteuergeräts im Bereich eines die Drucksensorik aufnehmenden Zwischengehäuses,
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3–8 mehrere zweckmäßige Ausgestaltungsvarianten zur Integration eines Drucksensors im Zwischengehäuse,
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9 eine erste zweckmäßige Anschlussverbindung einer Schlauch- und oder Rohrleitung am Zwischengehäuse,
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10 eine zweite zweckmäßige Anschlussverbindung einer Schlauch- und oder Rohrleitung am Zwischengehäuse.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Drucksteuergerät 15, bestehend aus einem ersten, blockförmigen Gehäuse 1 zur Aufnahme von mehreren elektrisch betätigbaren Drucksteuerventilen, auf das ein zweites blockförmiges Gehäuse 2 aufgesetzt ist, das elektrische und elektronische Bauelemente 8 beinhaltet, die beim Aufsetzen des zweiten Gehauses 2 auf das erste Gehäuse 1 die Drucksteuerventile elektrisch kontaktieren. Ferner beinhaltet das Drucksteuergerät 15 mehrere Drucksensoren 4 zur Überwachung der Radbremsdrücke im ersten Gehause 1, die in einer Sensorreihe in einem blockformigen Zwischengehäuse 10 angeordnet sind. Das Zwischengehause 10 bildet als funktionsfahige und vorprüfbare Baugruppe eine eigenständig handhabbare Unterbaugruppe des Drucksteuergeräts 15. Diese im Nachfolgenden auch als Drucksensormodul bezeichnete Baugruppe ist im frei zugänglichen Gerätebereich zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse 1, 2 angeordnet. Zur Befestigung des die Drucksensoren 5, 11 aufnehmenden Zwischengehauses 10 sind im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel an beiden Enden des Gehäuses 1 Schrauben 16 vorgesehen, die jedoch bei Wunsch oder Bedarf durch andere kraft- und/oder auch formschlussige Halteelemente, beispielsweise durch eine Clinchverbindung ersetzt werden können.
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Aus der 1 geht ferner hervor, daß am ersten Gehäuse 1 zwei zu einem Bremsdruckgeber 17 fuhrende Bremsleitungen 18 angeschlossen sind. Die Bremsleitungen 18 fuhren über mehrere in das erste Gehäuse 1 eingesetzte Drucksteuerventile zu den Radbremsen, wovon exemplarisch die Radbremse 21 abgebildet ist. Ferner ist in der Teilschnittdarstellung des Gehäuses 1 unterhalb des Drucksensormoduls (Zwischengehäuse 10) ein Druckanschluss 9 eines Pneumatikkanals gezeigt, der über eine Rohr- oder Schlauchleitung 13 die vordere Kammer (Vakuumkammer) eines am Bremsdruckgeber 17 befestigten Vakuumbremskraftverstärker 14 mit einem im Drucksensormodul angeordneten Druck- und Temperatursensor 5, 4 verbindet.
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Zur elektrischen Energieversorgung der im Zwischengehäuse 10 reihenförmig angeordneten Drucksensoren 5, 11 weist das Zwischengehäuse 10 einen mit einem Kontaktstecker 19 versehenen Gehäusedeckel 20 auf, der über eine am zweiten Gehäuse 2 angebrachte Steckeraufnahme mit der im Gehause 2 angeordneten Elektrik bzw. Elektronik verbunden ist.
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Obwohl in der Abbildung nicht gezeigt, ist es durchaus möglich das Zwischengehäuse 10 vollständig innerhalb des zweiten Gehäuses 2 aufzunehmen, ohne dadurch den in der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Erfindungsgedanken zu verlassen.
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Diesbezüglich werden die weiteren Einzelheiten zum Aufbau des Drucksensormoduls anschließend anhand der 2 näher erläutert.
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Die 2 zeigt eine Perspektivdarstellung des in 1 in einer Seitenansicht abgebildeten Drucksensormoduls, das gehauseseitig aus dem mit dem Gehausedeckel 20 versehenen blockförmigen Zwischengehäuse 10 besteht, das eine Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 sowohl zur Verarbeitung von Signalen der eingangs beschriebenen hydraulischen Drucksensoren 11 als auch zur Verarbeitung von Signalen eines Temperatur- und eines Luftdrucksensors 4, 5 aufweist, so dass unter baulichen Gesichtspunkten (siehe 1) das Drucksensormodul mit der vorbezeichneten Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 nach der Montage des Zwischengehäuses 10 am ersten Gehäuse 1 auf einfache, platzsparende Weise zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse 1, 2 positioniert ist.
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Die Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 ist an einem Messelement 6 angeschlossen, das den Luftdruck als auch bei Bedarf die Temperatur im Brems- und/oder in einem vom Bremssystem unabhängigen Betriebssystem des Kraftfahrzeugs erfasst.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 1 erfasst das Messelement 6 vorteilhaft den Luftdruck als auch die Temperatur in der vorderen Kammer des Vakuumbremskraftverstärkers 14.
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Da gerade die physikalischen Größen Druck und Temperatur wichtige Parameter zur Beeinflussung der Leistung eines Verbrennungsmotors oder eines elektromechanisch und/oder elektrohydraulisch steuerbaren Getriebes darstellen, ist es ebenso vorteilhaft, mit dem Messelement 6 beispielsweise den Ansaugdruck als auch mit einem geeigneten weiteren Messelement die Ansaugtemperatur der Luft im Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors wie auch die Schaltdrücke und Temperatur des Getriebes zu messen und diese Messsignale mit Hilfe der im Drucksteuergerät integrierten Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 einem Motor- bzw. Getriebesteuergerät in geeigneter Form, z. B. uber einen fahrzeugseitigen Datenbus bereitzustellen.
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Losgelöst von den beispielhaft aufgezeigten Anwendungsfällen ist die Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 vorzugsweise auf einer ein- oder mehrlagigen Platine 7 angeordnet, die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 Gegenstand einer massiven Trägerplatte ist, welche die für die elektrische Verbindung und die elektronischen Schaltkreise erforderlichen Leiterbahnen sowie die erforderlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile 8 aufnimmt, welche sowohl zur Verarbeitung des im ersten Gehäuse 1 anstehenden hydraulischen Drucks als auch zur Verarbeitung und Auswertung des im Vakuumverstärkers herrschenden Zustands der Luft erforderlich sind.
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Das für den Temperatursensor 4 und den Luftdrucksensor 5 verwendete Messelement 6 ist ebenso wie die Messelemente der den Hydraulikdruck der Bremsanlage erfassenden Drucksensoren 11 innerhalb einer Gehäusebohrung des Zwischengehauses 10 angeordnet und mittels vorzugsweise flexiblen Leitern 12 mit den zur Signalverarbeitung auf einer Platine 7 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen 8 verbunden. In der Platine 7 sind fensterförmige Öffnungen vorgesehen, die eine einfache Hindurchführung der elektrischen Leiter 12 zum Anschluss an die Bauteile 8 gewährleisten. Das in die Gehausebohrung eingesetzte Messelement 6 ist zur Messung des Luftdrucks und der Lufttemperatur als Kombimesselement ausgeführt. Selbstverständlich können bei Wunsch oder Bedarf auch Einzelmesselemente zur Messung des Luftdrucks und/oder der Lufttemperatur verwendet werden.
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Je nach Platzverhältnissen sind zumindest Teile der Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung 3 unter Umständen unmittelbar in dem den Temperatursensor 4 und Luftdrucksensor 5 aufweisenden Zwischengehause 10 angeordnet, das in Verbindung mit den hydraulischen Drucksensoren 11 eine eigenständig handhabbare und funktionstechnisch vorprüfbare Unterbaugruppe bildet, wozu die Platine 7 oberhalb der Drucksensoren 11, 5 bzw. oberhalb des Temperatursensors 4 im Rahmen des Zwischengehäuses 10 positioniert, mit dem Gehausedeckel 20 abgedichtet und durch flexible Leiter 12 elektrisch mit den Sensoren und dem Kontaktstecker 19 verbunden ist.
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Soweit eine Anordnung des Zwischengehauses 10 innerhalb des zweiten Gehäuses 2 bevorzugt wird, kann selbstverständlich die Abdichtung des Zwischengehauses 10 mittels des Gehausedeckels 20 entfallen.
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Nach absolviertem Funktionstest ist das Drucksensormodul am ersten Gehäuse 1 nur noch auf dem (Pneumatik-)Druckanschluss 9 und den für die hydraulischen Drucksensoren 11 vorgesehenen hydraulischen Druckanschlüssen auszurichten und gemäß 1 druckmitteldicht zu befestigen.
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Durch den gewählten Aufbau des Drucksteuergerats 15 ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten zur Druck- und Temperatursensierung innerhalb des Bremssystems als auch übergreifend dazu (und damit unabhängig vom Bremssystem) für andere Betriebssysteme, insbesondere für die Antriebssysteme des Kraftfahrzeugs.
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Durch die vorgeschlagenen Konstruktion des Drucksteuergeräts lassen sich erhebliche Vorteile gegenüber dem bisher erforderlichen Gesamtaufbau eines Hydraulikbremssystems der angegebenen Art erzielen, da aufwendige und fehlerträchtige elektrische Verbindungen zwischen dem Drucksteuergerät und der Druckmessstelle am Vakuumbremskraftverstärker sowie die Anordnung eines Drucksensors an der Kammer des Vakuumbremskraftverstärkers entfallt.
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Weitere Vorteile der vorgestellten Erfindung ergeben sich durch eine zweckmäßige, baulich als auch funktionell äußerst kompakte Verknüpfung der im Drucksteuergerät bereits integrierten Elektronik mit der für die gesamte Drucksensorik vorgesehenen Signalerfassungs- und Auswerteschaltung 3 innerhalb des detailliert vorgestellten Drucksensormoduls (Zwischengehause 10). Weitere, vorteilhafte Synergieeffekte ergeben sich hinsichtlich der Möglichkeit der Fehlerüberwachung und Fehlerkompensation in der Drucksensorik anhand in der Elektronik des Drucksteuergerats abgespeicherter Softwareprogramme, die auch zur Uberwachung der Drucksteuerventile im Drucksteuergerät verwendet werden können.
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Anhand der nachfolgenden Beschreibung der 3 bis 8 werden zweckmaßige Ausfuhrungsbeispiele zum Aufbau und zur Befestigung eines Drucksensors im Zwischengehause 10 vorgestellt. Die 3–8 zeigen jeweils einen vergrößerten Ausschnitt des Zwischengehäuses 10 im Bereich der Drucksensoranordnung.
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Gemäß den 3 bis 7 besteht die zylinderförmige Drucksensoranordnung aus einem sockelförmigen Pyrex-Glas 23, auf dem Silizium 22 aufgebracht und auf dem Silizium 22 das Messelement 6 angebracht ist. Diese Anordnung ist in eine abgestufte Bohrung des Druckanschlusses 8 im Zwischengehäuse 10 eingesetzt und gemäß der 3 mittels O-Ring 24 abgedichtet. Dabei erstreckt sich das Messelement 6 in eine Öffnung der Platine 7, die über die in den 3–8 verwendeten drahtförmigen elektrischen Leiter 12 mit dem (oder den) Messelement(en) 6 verbunden ist. In der 3 sind die Platine 7 und das Pyrex-Glas 23 derart gestaltet, dass die Platine 7 über den O-Ring 24 auf das Pyrex-Glas 23 drückt, um die Drucksensoranordnung im Zwischengehäuse 10 druckdicht zu fixieren.
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Abweichend von der kraftschlüssigen Befestigungsart nach 3 zeigt die 4 eine stoffschlussige Befestigung der Drucksensoranordnung im Zwischengehause 10, wobei die Klebemasse 25 gleichzeitig eine Dichtfunktion übernimmt.
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Aus der 4 geht hervor, dass die Drucksensoranordnung mittels Klebemasse 25 auf einer Zwischenplatte 25 befestigt ist, die infolge ihrem gegenuber der Drucksensoranordnung größeren Außendurchmesser an ihrem Außenrand mittels einer Verstemmung des Zwischengehauses 10 dicht sowie unlosbar in der gestuften Bohrung befestigt ist.
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Anstelle einer Klebeverbindung der Drucksensoranordnung mit der Zwischenplatte 25 wird nach der 6 die Drucksensoranordnung in den Topf eines Druckstutzens 28 eingeklebt, der mittels einer Selbstverstemmung innerhalb des Druckanschlusses 9 befestigt ist.
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Gemäß der 7 ist die Drucksensoranordnung in die abgesetzte Bohrung des Zwischengehäuses 10 eingelegt und mittels einer von oben auf die Drucksensoranordnung aufgedrückten topfförmigen Klemmfeder 29 in der Bohrung befestigt, wozu sich die Klemmfeder 29 innerhalb der Bohrung radial aufspreizt. Die Abdichtung übernimmt ein zwischen der Drucksensoranordnung und der Bohrung eingefügter O-Ring 24.
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Alternativ zum Aufbau der in den 3 bis 7 verwendeten Drucksensoranordnung ist in der 8 ein Messelement 6 unmittelbar auf einer Metallmembran aufgebracht, die durch den dünnwandigen Boden eines stopfenförmig geschlossenen Druckstutzens 28 gebildet ist, der mittels einer Selbstverstemmung im Druckanschluss 9 des Zwischengehäuses 10 befestigt ist. Die Innenseite der Metallmembran kann sich somit unter der Einwirkung des im Druckanschluss 9 anstehenden Drucks elastisch verformen, wobei der Verformungsgrad vom Messelement 6 erfasst wird.
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Erganzend zu 1 zeigt die 9 die Schlauch- und/oder Rohrleitung 13 als Steckverbindung 30, die mit Rasthaken oder einem Tannenbaumprofil versehen ist, das auf verbluffend einfache Weise in den Druckanschluss des Zwischengehäuses 10 eingeschoben ist und sich selbsttätig bei Zugbeanspruchung verkeilt.
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Alternativ kann nach 10 selbstverständlich auch eine Schraubverbindung 31 an der Schlauch- und/oder Rohrleitung 13 vorgesehen sein, wozu es allerdings einem Innengewinde im Druckanschluss 9 bedarf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehause
- 3
- Signalerfassungs- und/oder Auswerteschaltung
- 4
- Temperatursensor
- 5
- Drucksensor
- 6
- Messelement
- 7
- Platine
- 8
- Bauteil
- 9
- Druckanschluss
- 10
- Zwischengehäuse
- 11
- Drucksensor
- 12
- Elektrischer Leiter
- 13
- Schlauch- und/oder Rohrleitung
- 14
- Vakuumbremskraftverstärker
- 15
- Drucksteuergerat
- 16
- Schraube
- 17
- Bremsdruckgeber
- 18
- Bremsleitung
- 19
- Kontaktstecker
- 20
- Gehausedeckel
- 21
- Radbremse
- 22
- Silizium
- 23
- Pyrex-Glas
- 24
- O-Ring
- 25
- Klebemasse
- 26
- Zwischenplatte
- 27
- Verstemmung
- 28
- Druckstutzen
- 29
- Klemmfeder
- 30
- Steckverbindung
- 31
- Schraubverbindung
