DE19711366A1 - Meßvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Meßvorrichtung entsprechend der Gattung des Anspruchs 1 aus. Derartige Meßvorrichtungen wer­ den beispielsweise in Bremssystemen von Kraftfahrzeugen ein­ gesetzt, die elektrohydraulisch betätigt bzw. geregelt wer­ den. Bekannte Anwendungsfälle sind Bremssysteme mit Bloc­ kierschutz oder Bremssysteme ohne mechanische Kopplung zwi­ schen dem Bremsbetätigungspedal und dem Hauptbremszylinder.

Die Hauptkenngrößen zur Regelung dieser elektrohydraulischen Bremssysteme bilden die in den Bremskreisen auftretenden Be­ triebsdrücke. Diese lassen sich von Drucksensoren erfassen, in elektrische Signale umwandeln und in einem Steuergerät zusammen mit anderen Sensorsignalen zu Ansteuersignalen für das Bremsaggregat weiterverarbeiten. Hierzu ist eine relativ große Anzahl von Einzelteilen erforderlich, die separat zu befestigen und über hydraulische oder elektrische Leitungen zu verbinden sind. Bei der hydraulischen Leitungsführung ist insbesondere eine mögliche Ausbildung von Luftpolstern in den Meßkreisen zu vermeiden, weil derartige Luftpolster Fehlmessungen hervorrufen und im Extremfall zu Fehlfunktio­ nen des Bremssystems führen können. Eine Ausbildung von Luftpolstern wird besonders bei der Verwendung von konven­ tionellen, preisgünstigen Drucksensoren mit topfförmig aus­ gebildeten Meßzellen begünstigt.

Vorteile der Erfindung

Eine Meßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil einer zu einer separaten Baugruppe zusammengefaßten Meßeinrichtung auf, die insbesondere am Hydraulikblock eines Bremsaggregats befe­ stigbar ist und dabei relativ kompakt baut. Die notwendige elektrische und hydraulische Leitungsführung von bzw. zu der Meßeinrichtung kann dadurch verhältnismäßig kurz und direkt erfolgen, so daß nicht durchströmte Hohlkammern in den Meß­ kreisen weitgehend vermieden werden. Auch die aufgrund der topfförmigen Ausbildung der Drucksensoren bedingten Hohlkam­ mern sind bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung auf ein notwendiges Minimum reduziert. Die Meßeinrichtung weist eine besonders ausgebildete Konsole mit Aufnahmen für die Senso­ ren und die Schaltungsträger auf. Dadurch schützt die Konso­ le diese empfindlichen Bauteile auch gegen mechanische und thermische Belastungen. Die Meßeinrichtung ist ferner im Servicefall leicht zugänglich und kann mit wenigen Arbeits­ vorgängen und mit Standardwerkzeug ausgetauscht werden.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen oder der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Meßeinrichtung in einer perspektivischen Ansicht, in Fig. 2 ist die Meßeinrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II nach Fig. 1 dargestellt. Ein zweites Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht zeigt Fig. 3; in den Fig. 4 und 5 sind Querschnitte entlang der Li­ nie IV-IV nach Fig. 3 dargestellt, die verschiedene Mög­ lichkeiten zur Führung des Meßrohrs zu den Sensoren offenbaren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Meßeinrichtung 10, die im wesentlichen aus einer Konsole 11, aus beispielhaft sechs an der Konsole 11 angeordneten Drucksensoren 12 und aus jeweils einem den Drucksensoren 12 zugeordneten Schaltungsträger 14 besteht. Die Konsole 11 ist brückenartig ausgebildet und weist im Ausführungsbeispiel insgesamt drei Auflagestützen 15 auf, die durch eine Quertraverse 16 miteinander verbunden sind. Die Auflagestützen 15 unterteilen die Quertraversen 16 in zwei Traversenabschnitte 17. Im Bereich eines Traversenab­ schnitts 17 sind exemplarisch jeweils drei Ausnehmungen 18 (Fig. 2) ausgebildet, in die die Drucksensoren 12 einge­ setzt sind. Die Drucksensoren 12 sind dabei parallel zur Ausdehnungsrichtung der Auflagestützen 15 angeordnet. An ih­ ren aus der Quertraverse 16 herausragenden Enden weisen die Drucksensoren 12 zur Meßwerterfassung jeweils eine Wider­ standsbrückenschaltung 20 auf, die durch Kontaktierungslei­ tungen 21 mit den seitlich zu den Drucksensoren 12 auf der Konsole 11 positionierten Schaltungsträgern 14 verbunden ist, die die Meßwerte weiterverarbeiten. Die Leiterbahnen 19 der Schaltungsträger 14 setzen sich auf einer rechtwinklig zu den Schaltungsträgern 14 an der Konsole 11 befestigten Leiterplatte 22 fort. Diese Leiterplatte 22 weist zur Wei­ terleitung der Meßergebnisse an eine externe, nicht dage­ stellte Steuerelektronik eine Steckeranordnung 13 auf. Zur Messung von Drücken an verschiedenen Meßstellen eines Brems­ systems sind die Drucksensoren 12 über Meßrohre 24 mit den entsprechenden Druckmeßstellen gekoppelt. Die in Fig. 1 nur abschnittsweise erkennbaren Meßrohre 24 sind demnach mit Druckmedium, das unter dem zu erfassenden Druckniveau steht, befüllt und münden gegenüberliegend zu den aus der Quertra­ verse 16 herausragenden Enden der Drucksensoren 12 in diese ein (Fig. 2).

Fig. 1 zeigt ferner, daß die Konsole 11 im Bereich ihrer Auflagestützen 15 Durchgangsbohrungen 25 hat. Diese Durch­ gangsbohrungen 25 nehmen Befestigungselemente 26 - im Aus­ führungsbeispiel Schrauben - auf, über die die Meßeinrich­ tung 10 vorzugsweise an einem nicht dargestellten elektrohy­ draulisch regelbaren Hydraulikblock eines Bremsaggregats be­ festigbar ist.

Aus dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt der Meßeinrich­ tung 10 geht hervor, daß die durchgehenden Ausnehmungen 18 der Quertraverse 16 in ihrem Innendurchmesser einmal abge­ setzt sind. Der kleinere Innendurchmesser ist dabei auf der von den Auflagestützen 15 (Fig. 1) abgewandt liegenden Sei­ te der Konsole 11 angeordnet. Der Übergang vom kleineren zum größeren Innendurchmesser ist rechtwinklig ausgebildet, so daß sich eine umlaufende Anlageschulter 28 ergibt. An der Anlageschulter 28 liegt ein als Massenware erhältlicher Drucksensor 12 an, der aus einer Meßzelle 30 und einer daran angebrachten Widerstandsbrückenschaltung 20 besteht. Die Meßzelle 30 des Drucksensors 12 ist unter anderem aus Stabi­ litätsgründen hutförmig ausgebildet und gliedert sich dem­ entsprechend in eine Deckelplatte 30a, eine Wandung 30b und einen mit der Anlageschulter 28 der Ausnehmung 18 zusammen­ wirkenden Bund 30c. Die Widerstandsbrückenschaltung 20 ist auf der Außenseite der aus der Ausnehmung 18 herausragenden Deckelplatte 30c der Meßzelle 30 befestigt und durch Kontak­ tierungsleitungen 21 mit einem seitlich auf der Konsole 11 angebrachten Schaltungsträger 14, der die Meßergebnisse wei­ terverarbeitet, elektrisch gekoppelt. Die Schaltungsträger 14 haben an ihrer der Leiterplatte 22 zugewandten Umfangs­ seite ausgebildete Kontaktstifte 34, die durch nicht darge­ stellte Steckerbohrungen in der rechtwinklig zu den Schal­ tungsträgern 14 an der Konsole 11 befestigten Leiterplatte 22 hindurchragen und mit dieser leitend verbunden sind.

Fig. 2 zeigt desweiteren, daß der Innenbereich der Meßzelle 30 von einer Buchse 35 bis auf einen schmalen, sich parallel zur Deckelplatte 30a erstreckenden Meßspalt 36 ausgefüllt ist. Die Buchse 35 hat eine ebenfalls hutförmige Außenkon­ tur, ist maßlich auf den Innendurchmesser der Meßzelle 30 abgestimmt und wird entlang ihrer Längsachse von einem ge­ radlinig ausgebildeten Meßrohr 24 durchdrungen. Das erste Ende dieses Meßrohrs 24 mündet in den Meßspalt 36, während das nicht dargestellte gegenüberliegende zweite Ende an ei­ ner Druckmeßstelle eines Hydraulikkreises endet. Die Buchse 35 hat u. a. die Funktion, den Meßspalt 36 zur Umgebung hin abzudichten. Hierzu weist die Buchse 35 mit der Meßzelle 30 und auch mit dem Meßrohr 24 eine luftdichte Verbindung 27 auf. Diese Verbindung 27 kann beispielsweise als Lötung oder als Schweißung, insbesondere als Laserschweißung, ausgebil­ det sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Druck­ niveau im Meßspalt 26 mit dem der Druckmeßstelle identisch ist und zuverlässig gemessen werden kann. Aufgrund der durch die Buchse 35 auf ein unerläßliches Minium reduzierten Grö­ ße des Meßspalts 36 ist zudem gewährleistet, daß sich im Meßspalt 36 keine größeren, eventuell in den zu vermessenden Hydraulikkreisen bzw. in den Meßrohren 24 vorhandenen Rest­ luftanteile ansammeln können, die die Druckmessung verfäl­ schen könnten.

In Fig. 3 ist als zweites Ausführungsbeispiel eine Meßein­ richtung 10.1. dargestellt, die im wesentlichen aus den sel­ ben Einzelteilen besteht, wie die oben beschriebene Meßein­ richtung 10. Identische Bauteile sind daher im folgenden mit den gleichen Bezugsziffern versehen, während konstruktiv veränderte Bauteile durch um den Index 1 ergänzte Bezugszif­ fern gekennzeichnet sind. Im Gegensatz zur Meßeinrichtung 10 weist die Meßeinrichtung 10.1 rechtwinklig zur Ausdehnungs­ richtung der Auflagestützen 15 (Fig. 1) angeordnete Druck­ sensoren 12 auf. Die Drucksensoren 12 ragen dabei mit ihren die Widerstandsbrückenschaltung 20 aufweisenden Enden durch entsprechende Bohrungen 37 in einer Leiterplatte 22.1 hin­ durch. Die Leiterplatte 22.1 ist mit Hilfe von Schraubver­ bindungen 38 an der Konsole 11.1 befestigt. Vorteilhafter­ weise lassen sich die Drucksensoren 12 dadurch direkt mit der Leiterplatte 22.1 kontaktieren. Auf der Leiterplatte 22.1 sind neben der Steckeranordnung 13 auch die Auswerte­ schaltungen für die Widerstandsbrückenschaltungen 20 in Form von integrierten Schaltkreisen 39 plaziert. Die Meßeinrich­ tung 10.1 zeichnet sich demnach durch eine deutlich geringe­ re Anzahl von Einzelteilen aus, da die im ersten Ausfüh­ rungsbeispiel notwendigen Schaltungsträger 14 und deren Kon­ taktierungsleitungen 21 ersatzlos entfallen können. Dadurch verringert sich der Montageaufwand für die Meßeinrichtung 10.1 bei einer gleichzeitigen Steigerung ihrer Zuverlässig­ keit. Geringfügig unterschiedlich stellt sich bei der Meßeinrichtung 10.1 auch die Ausbildung der Meßrohre 24 dar. Zwei diesbezüglich verhältnismäßig kostengünstig realisier­ bare Lösungen sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt.

Gemäß Fig. 4 ist in der Meßzelle 30 des rechtwinklig zu den Auflagestützen 15 angeordneten Drucksensors 12 eine iden­ tisch zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Buchse 35 eingesetzt und über eine luftdichte Verbindung 27 fixiert. Das zunächst parallel zu den Auflagestützen 15 geführte Meß­ rohr 24.1 weist aufgrund der geänderten Lage des Drucksen­ sors 12 vor seiner Einmündung in die Buchse 35 eine Biegung 40 auf. Sollte eine derartige Biegung 40 des Meßrohrs 24.1 für manchen Anwendungsfälle aus Stabilitäts- oder aus Ko­ stengründen unerwünscht sein, so ist in Fig. 5 eine diesbe­ züglich verbesserte Lösungsvariante dargestellt.

Gemäß Fig. 5 wird vorgeschlagen, anstatt des Meßrohrs 24.1 die in die Meßzelle 30 eingesetzte Buchse 35.1 an die geän­ derte Lage des Drucksensors 12 anzupassen. Dazu ist diese Buchse 35.1 so weit verlängert, daß ihr von der Meßzelle 30 des Drucksensors 12 abgewandt liegendes Ende über die Konso­ le 11 hinausragt. In der Buchse 35.1 ist eine Sacklochboh­ rung 42 ausgebildet, die sich von ihrer in den Meßspalt 26 mündenden Öffnung bis in den Bereich des über die Konsole 11 hinausragenden Endes der Buchse 35.1 erstreckt. Im überste­ henden Bereich der Buchse 35.1 befindet sich eine Radialboh­ rung 43, die die Sacklochbohrung 42 nach außen weiterführt. In diese Radialbohrung 43 ist das Meßrohr 24 über die luft­ dichte Verbindung 27 fixiert. Dieses Meßrohr 24 kann somit trotz einer zu den Auflagestützen 15 rechtwinklig versetzten Lage der Drucksensoren 12 nach wie vor parallel zu den Auf­ lagestützen 15 geführt und dabei geradlinig ausgebildet sein.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Meßeinrichtung 10 möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar eine derartige Meßeinrich­ tung 10 auch für Meßaufgaben außerhalb der Kfz-Technik ein­ zusetzen. Diese Anwendungen sind zudem nicht auf Druckmeßun­ gen eingeschränkt, da die Drucksensoren 12 sich auch durch beliebige andere Sensoren austauschen lassen.

Claims (11)

1. Meßvorrichtung, bestehend aus wenigstens einem Sensor (12) und einer mit dem Sensor (12) elektrisch gekoppelten und auf wenigstens einem Schaltungsträger (14) angeordneten Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der wenig­ stens eine Sensor (12) und der wenigstens eine Schaltungs­ träger (14) mit Hilfe einer Konsole (11) zu einer Meßeinheit (10) zusammengefaßt sind.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor (12) aus einer topfförmigen Meßzelle (30) mit einer daran befestigten Meßwerterfassungs­ schaltung (20) besteht, und daß im Inneren der Meßzelle (30) eine Buchse (35) angeordnet ist, die dieses Innere mit Aus­ nahme eines mit der Druckmeßstelle verbundenen Meßspalts (36) annähernd vollständig ausfüllt.

3. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Buchse (35) mit der Meßzelle (30) des Sensors (12) eine luftdichte Verbindung (27) auf­ weist.

4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßspalt (36) des wenigstens einen Sensors (12) mit einer zugeordneten Meßstelle mittels eines in die Buchse (35) einmündenden Meßrohrs (24) verbunden ist, und daß das Meßrohr (24) mit der Buchse (35) eine luftdichte Verbindung (27) aufweist.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die luftdichte Verbindung (27) zwischen der Buchse (35) und der Meßzelle (30) bzw. zwischen der Buchse (35) und dem Meßrohr (24) eine Schweißverbindung, insbesondere eine Laserschweißverbindung ist.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die luftdichte Verbindung (27) zwischen der Buchse (35) und der Meßzelle (30) bzw. zwischen dem Meß­ rohr (24) und der Buchse (35) eine Lötverbindung ist.

7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12) in Richtung der Längs­ achsen der Meßrohre (24) oder rechtwinklig zu diesen Längs­ achsen versetzt in der Konsole (11) angeordnet sind.

8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsole (11) brückenförmig ausgebil­ det ist und wenigstens zwei Auflagestützen (15) aufweist, und daß die Leiterplatte (22) an einer der Längsseiten der Konsole (11) befestigt ist.

9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Sensoren (12) zusammenwir­ kenden Meßrohre (24) zumindest abschnittsweise parallel zur Ausdehnungsrichtung der Auflagestützen (15) der Konsole (11) verlaufen.

10. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor (12) ein Drucksensor ist, der einen Hydraulikblock eines elektrohy­ draulischen Bremsaggregats steuert.

11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (10) am Hydrau­ likblock eines Bremsaggregats befestigbar ist.