DE19825464A1

DE19825464A1 - Vorrichtung zur Druckmessung

Info

Publication number: DE19825464A1
Application number: DE1998125464
Authority: DE
Inventors: Manfred Abendroth; Matthias Haag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-09
Also published as: JP2000009575A

Abstract

Um bei einer Vorrichtung zur Druckmessung bei einem kompakten Aufbau und auf technisch einfach zu realisierende Weise zu ermöglichen, in einem Sensorgehäuse mehrere Drück gleichzeitig zu messen, ist eine Mehrzahl von in einem Gehäuse angeordneten Drucksensoren vorgesehen, die über jeweils eine jedem Drucksensor zugeordnete Druckleitung mit Druck beaufschlagbar sind und denen jeweils eine Auswerteschaltung zugeordnet ist, deren Offset und Empfindlichkeit individuell abgleichbar ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmessung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt.

Bei der Druckmessung in hydraulischen Bremssystemen von Kraftfahrzeugen, die Bestandteil von Sicherheitssystemen, wie Antiblockiersystemen und Fahrdynamikregelungen sind, ist in vielen Fällen die Druckmessung an mehreren Druckmeßstellen erforderlich. So benötigen einige Systeme für ihre ordnungsgemäße Funktion die Erfassung des hydraulischen Bremsdrucks an allen vier Rädern des Fahrzeugs, gegebenenfalls ist zusätzlich eine Druckmes sung im Hauptbremszylinder und anderen Druckspeichern erforderlich.

Um den Druck an unterschiedlichen Stellen zu erfassen, werden bisher Einzelsensoren verwendet, die beispiels weise an den Rädern, am Hauptbremszylinder oder anderen Druckspeichern angeordnet sind. Ein jeder derartiger Einzelsensor weist eine eigene Auswerteelektronik und in den meisten Fällen eine analoge Schnittstelle mit einem eigenen Steckanschluß auf. Hierdurch wird beim Einbau der Drucksensoren verhältnismäßig viel Platz benötigt, wodurch die Hydraulikaggregate vergrößert werden. Darüber hinaus wird an einem Steuergerät, in welchem die von den Drucksensoren ausgegebenen Signale verarbeitet werden, für jeden Sensor ein eigener Eingang benötigt, wodurch die Anschlußleisten oder andere Anschlußelemente ver größert werden.

In vielen Systemen ist es darüber hinaus erforderlich, den Druck besonders präzise zu erfassen. Derartige Systeme erfordern daher entweder überprüfbare Drucksenso ren oder eine redundante Anordnung von Drucksensoren. Dies erfordert zusätzliche Druckleitungen, zusätzliche Schnittstellen, Steckanschlüsse, Leitungen zum Steuerge rät und dergleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Druckmessung zu vermitteln, welche es bei einem kompakten Aufbau und auf technisch einfach zu realisierende Weise ermöglicht, in einem Sensorgehäuse mehrere Drücke gleichzeitig zu messen.

Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Druckmessung gelöst durch eine Mehrzahl von in einem Gehäuse angeord neten Drucksensoren, die über jeweils eine jedem Druck sensor zugeleitete Druckleitung mit Druck beaufschlagbar sind und denen jeweils eine Auswerteschaltung zugeordnet ist, deren Offset und Empfindlichkeit individuell abgleichbar ist. Eine derartige Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß sie bei einem kompakten Äußeren die simultane Erfassung mehrerer Drücke ermöglicht. Durch die jedem Drucksensor zugeordnete Auswerteschaltung, deren Offset und Empfindlichkeit individuell abgleichbar ist, können nicht nur sehr präzise Messungen unterschiedlicher Drücke simultan vorgenommen werden, es ist insbesondere auch möglich, bei beispielsweise einem Defekt eines Drucksensors oder der ihm zugeordneten Auswerteschaltung den Drucksensor oder die Auswerteschaltung auszutauschen und durch eine andere zu ersetzen.

Was die Ausbildung des Gehäuses betrifft, so ist vor teilhafterweise vorgesehen, daß das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil, auf dem die Drucksensoren, die Auswerte schaltungen und Anschlußelemente angeordnet sind, und ein zweites mit dem ersten verbundenes Gehäuseteil umfaßt, in welchem die Druckleitungen angeordnet sind, wobei an jeder Verbindungsstelle zwischen dem Drucksensor und der diesem zugeordneten Druckleitung ein Druck/Kraft-Umformer angeordnet ist. Diese zweiteilige Ausbildung des Gehäuses hat zum einen den Vorteil, daß der erste Gehäuseteil mit den Drucksensoren, den Auswerteschaltungen und den Anschlußelementen separat von dem zweiten Gehäuseteil mit den Druckleitungen herstellbar ist, was den Herstellungs aufwand vereinfacht und damit die Herstellungskosten verringert. Zum anderen weist die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses den Vorteil auf, daß beide Teile separat geprüft werden können. Insbesondere können die Drucksen soren vor ihrem Einbau geprüft werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß jeder Druck/Kraft-Umformer eine an dem zweiten Gehäuseteil angeordnete, die Druckleitung drucksensorseitig ver schließende Membran und einen in dem ersten Gehäuseteil über der Membran angeordneten Stempel aufweist, der auf ein Drucksensorelement wirkt. Diese Ausbildung hat insbesondere bei der obenbeschriebenen zweiteiligen Ausbildung des Gehäuses den großen Vorteil, daß die Membran, welche den Drucksensor vor in den Druckleitungen fließender Hydraulikflüssigkeit schützt, nicht nur auf einfache Weise vor der Verbindung der beiden Gehäuseteile an dem zweiten Gehäuseteil, beispielsweise durch Laser schweißung, befestigt werden kann. Durch eine derartige Anordnung der Membran kann auch deren Druckfestigkeit und Dichtheit auf einfache Weise vor der Verbindung der beiden Gehäuseteile geprüft werden.

Durch den in dem ersten Gehäuseteil über der Membran angeordneten Stempel wird auf einfache und leicht zu realisierende Weise der in den Druckleitungen herrschende Druck des fluidischen Mediums auf das Drucksensorelement übertragen.

Um zu verhindern, daß Kräfte in Sensorlängsrichtung entstehen, die ein Lösen oder Herausdrücken der gesamten Vorrichtung aus einer Aufnahmebohrung bewirken, ist vor teilhafterweise vorgesehen, daß jede Druckleitung einen ersten mit dem Drucksensor fluchtenden Leitungsteil und einen zweiten seitlich in den ersten mündenden Leitungs teil aufweist, wobei der zweite Leitungsteil auf seiner dem ersten Leitungsteil abgewandten Seite in einer an dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Öffnung endet. Durch eine derartige Ausbildung der Druckleitungen wird das fluidische Medium gewissermaßen umgelenkt, bevor es auf die Drucksensoren trifft. Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Anordnung keine Kräfte in Sensorlängs richtung entstehen.

Um die in dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Öffnungen voneinander zu separieren, ist vorgesehen, daß zwischen den Öffnungen Dichtelemente anordenbar sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dabei sieht vor, daß der zweite Gehäuseteil eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist, mit an seiner Umfangsfläche jeweils beabstandet voneinander angeordneten Ringnuten, in die ringförmige Dichtelemente, vorzugsweise O-Ring- Dichtungen einlegbar sind, wobei die Öffnungen der Druckleitungen zwischen den Ringnuten angeordnet sind. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß durch Weglassen von O-Ring-Dichtungen auf einfache Weise eine Parallelschaltung von Drucksensoren möglich ist.

Zur einfachen und schnell zu realisierenden Sicherung der gesamten Vorrichtung in einer Aufnahmebohrung ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß in dem zweiten Gehäuseteil wenigstens eine weitere Ringnut vorgesehen ist, in die ein Befestigungs- oder Halteteil, vorzugs weise eine Klammer, einlegbar ist.

Zeichnung

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druck messung;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung und

Fig. 3 eine einen Drucksensor zeigende Detailver größerung der in Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine Vorrichtung zur Druckmessung dargestellt in Fig. 1, 2 und 3 umfaßt ein Gehäuse, welches aus einem ersten Gehäuseteil 10 und aus einem mit diesem verbundenen zweiten Gehäuseteil 20 besteht. In dem ersten Gehäuseteil 10 ist eine Mehrzahl von, beispielsweise wie in den Figuren dargestellt sechs, an sich bekannte Drucksensoren 30 angeordnet, deren elektrische Anschlußelemente mit Leiterbahnen 41 einer auf einer Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 10 angeordneten Leiterplatte 40 elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Leiterbahnen 41 ihrerseits mit Anschlußelementen, beispielsweise Steck kontakten 42 elektrisch leitend verbunden sind.

Jeder Drucksensor 30 umfaßt eine Siliziummembran 32, auf der auf an sich bekannte Weise piezoresistive Widerstände angeordnet sind, die bei Beaufschlagung der Membran 32 mit einem Druck ihren Widerstand signifikant verändern. Auf dem Siliziumchip 32 ist ferner die Auswerteschaltung angeordnet, deren Offset und Empfindlichkeit individuell über die Kontaktelemente 31 abgleichbar ist.

Der Druck auf den Siliziumchip 32 wird über einen in dem ersten Gehäuseteil 10 axial verschieblich geführten Stempel 12 übertragen, der durch einen Sprengring 13 gegen ein Herausfallen aus dem ersten Gehäuseteil 10 gesichert ist.

In dem zweiten Gehäuseteil 20 sind Druckleitungen vorgesehen, welche jede einen ersten mit dem Drucksensor 30 fluchtenden, sacklochartigen Leitungsteil 21 und einen zweiten, seitlich in diesen ersten Leitungsteil 21, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt im wesentlichen senkrecht mündenden zweiten Leitungsteil 22 aufweist. Der zweite Leitungsteil 22 endet auf seiner dem ersten Leitungsteil 21 abgewandten Seite in einer an dem zweiten Gehäuseteil 20 ausgebildeten Öffnung 23, durch welche den Druckleitungen ein unter Druck stehendes Fluid, bei spielsweise eine Bremsflüssigkeit zuführbar ist. Der erste sacklochartige Leitungsteil 21 ist drucksensorsei tig durch eine Membran 25 dicht und druckfest verschlos sen. Zwischen der Membran 25 und dem Drucksensorelement in Form des Siliziumchips 32 ist der Stempel 12 angeord net. Auf diese Weise wird vermieden, daß das empfindliche Drucksensorelement 32 mit dem Fluid, beispielsweise der Bremsflüssigkeit in Berührung kommt und beschädigt werden kann.

Die Membran 25 ist an dem zweiten Gehäuseteil 20, beispielsweise durch Laserverschweißung, befestigt.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, weist der zweite Gehäuseteil 20 an seinem Umfang ausgebildete Ringnuten 26 auf, in die Dichtelemente 50 in Form von beispielsweise O-Ring-Dichtungen einlegbar sind. Zwischen den Ringnuten 26 sind die Öffnungen 23 der Druckleitungen angeordnet.

Das zweite Gehäuseteil 20 ist im montierten Zustand der Vorrichtung in einer (nicht dargestellten) Aufnahmeboh rung angeordnet, welche seitliche mit Öffnungen 23 fluchtende, beispielsweise ringförmige Einlässe aufweist. Durch die Dichtelemente 50 werden benachbarte Einlässe in der Aufnahmebohrung und die Öffnungen 23 in dem zweiten Gehäuseteil 20 gegeneinander abgedichtet. Durch Weglassen einzelner Dichtelemente 50 können mehrere Öffnungen 23 miteinander verbunden werden und so auf einfache Weise eine Parallelschaltung mehrerer Drucksensoren 30 reali siert werden. Eine solche Anordnung ist insbesondere für redundante Druckmessungen, die in vielen Fahrzeugsystemen erforderlich sind, sehr vorteilhaft. Dabei können mit der obenbeschriebenen Vorrichtung simultan sowohl mehrere unterschiedliche Druckmessungen als auch redundante Druckmessungen durch parallel schalten mehrerer Drucksen soren 30 ausgeführt werden.

Durch die Anordnung der Öffnungen 23 der Druckleitungen seitlich am Umfang des zweiten Gehäuseteils 20 wird auch sichergestellt, daß keine Kräfte entstehen, die die gesamte Vorrichtung aus der Aufnahmebohrung heraus drücken.

Die gesamte Vorrichtung kann in der Aufnahmebohrung beispielsweise durch Einlegen einer (nicht dargezeigten) U-förmigen Klammer in eine der am Umfang verlaufenden Ringnuten 26 gesichert werden.

Die obenbeschriebene Vorrichtung ist nicht nur auf einfache Weise herstellbar, wobei zunächst die beiden Gehäuseteile separat vormontiert werden und erst dann miteinander verbunden werden, die zweiteilige Ausführung hat auch den großen Vorteil, daß beide Gehäuseteile 10, 20 vor der abschließenden Montage separat geprüft werden können. Insbesondere kann das zweite Gehäuseteil 20 auf Dichtheit und Druckfestigkeit der Membranen 25 geprüft werden, wohingegen die an dem ersten Gehäuseteil 10 angeordneten Drucksensoren 30 geprüft werden können. Auch die Montage des Stempels 12 ist so auf einfache Weise möglich, bevor die beiden Gehäuseteile 10, 20 verbunden werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Druckmessung, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in einem Gehäuse angeordneten Drucksensoren (30), die über jeweils eine jedem Drucksensor (30) zugeordnete Druckleitung mit Druck beaufschlagbar sind und denen jeweils eine Aus werteschaltung zugeordnet ist, deren Offset und Empfindlichkeit individuell abgleichbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil (10) auf weist, an dem die Drucksensoren (30) mit den Aus werteschaltungen und den Anschlußelementen (31) angeordnet sind, und ein zweites, mit dem ersten verbundenes Gehäuseteil (20), in welchem die Druck leitungen angeordnet sind, wobei an jeder Verbin dungsstelle zwischen dem Drucksensor (30) und der diesem zugeordneten Druckleitung ein Druck/Kraft- Umformer angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druck/Kraft-Umformer eine an dem zweiten Gehäuseteil (20) angeordnete, die Druckleitung drucksensorseitig verschließende Membran (25) und einen in dem ersten Gehäuseteil (10) über der Membran (25) angeordneten Stempel (12) aufweist, der auf ein Drucksensorelement (32) wirkt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckleitung einen ersten mit dem Drucksensor (30) fluchtenden, sack lochartigen Leitungsteil (21) und einen zweiten, seitlich in den ersten mündenden Leitungsteil (22) aufweist, wobei der zweite Leitungsteil (22) auf seiner dem ersten Leitungsteil (21) abgewandten Seite in einer an dem zweiten Gehäuseteil (20) ausgebildeten Öffnung (23) endet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Öffnungen (23) Dichtelemente (50) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Gehäuseteil (20) eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist, mit an seiner Umfangsfläche jeweils beabstandet voneinander angeordneten Ringnuten (26), in die ringförmige Dichtelemente (50), vorzugsweise O-Ring-Dichtungen, einlegbar sind, wobei die Öffnungen (23) zwischen den Ringnuten (26) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Gehäuse teil (20) wenigstens eine weitere Ringnut (26) vorgesehen ist, in die ein Befestigungs- oder Halteteil, vorzugsweise eine Klammer, einlegbar ist.