DE19861041C2

DE19861041C2 - Pressure sensor for a liquid pressure medium

Info

Publication number: DE19861041C2
Application number: DE19861041A
Authority: DE
Inventors: Helmut Plener; Juergen Harr
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: DE19861041A1

Abstract

Ein Drucksensor für ein flüssiges Druckmedium, insbesondere eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer mechanischen Sicherung gegen Leckage, welche als selbsttätig wirkende Sperre in Form einer federbelasteten Kugel 14 in einem zu einer Meßzelle 12 führenden Kanal 13 ausgebildet ist.A pressure sensor for a liquid pressure medium, in particular a brake system of a motor vehicle with a mechanical protection against leakage, which is designed as an automatically acting lock in the form of a spring-loaded ball 14 in a channel 13 leading to a measuring cell 12.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pressure sensor according to the preamble of patent claim 1.

Bei einem derartigen z. B. aus der DE 36 38 978 A1 bekannten Drucksensor besteht im Falle einer Leckage im Bereich der Meßzelle die Gefahr, daß das zu überwachende flüssige Druckmedium, insbesondere Drucköl, ausläuft. Wenn der Drucksensor eine Bremsleitung eines Kraftfahrzeugs überwacht, kann dies zu erheblichen Verunreinigun gen am Kraftfahrzeug und der Umwelt führen. Die Leckage könnte zwar mit Hilfe einer entspechenden Überwachungseinrichtung erfaßt werden, eine derartige Einrichtung be dingt jedoch einen zusätzlichen Aufwand.In such a z. B. from DE 36 38 978 A1 known pressure sensor consists in If there is a leak in the area of the measuring cell, there is a risk that what is to be monitored liquid pressure medium, especially pressure oil, leaks. If the pressure sensor is one Monitoring the brake line of a motor vehicle, this can lead to considerable contamination lead to the motor vehicle and the environment. The leakage could be with the help of a Corresponding monitoring device can be detected, such a device however, an additional effort is required.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Drucksensor der eingangsgenannten Art zu schaffen, bei welchem mit geringem Aufwand eine Leckagesicherung erzielt wird.The object of the invention is therefore to a pressure sensor of the type mentioned create in which leakage protection can be achieved with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruches 1 gelost.This object is achieved by the features of Pa claim 1 solved.

Hierzu wird in einem Kanal, über welchen das zu überwachende Druckmedium in die Meßzelle eingeleitet wird, eine im Normalbetrieb geöffnete Sperre, insbesondere in Form einer federbelasteten Kugel vorgesehen, die bei einem Leck im Bereich bzw. auf der Seite der Meßzelle in eine Schließstellung bewegt wird. Diese Bewegung in die Schließ stellung wird durch einen auf die Sperre in Schließrichtung wirkenden Druck bewirkt, der sich daraus ergibt, daß zwischen dem Bereich, in welchem das zu überwachende Druckmedium wirksam ist, und dem Bereich der Meßzelle, in welchem das Leck aufge treten ist, ein Druckunterschied entsteht. In dem Fall, in welchem die Sperre die federbelastete Kugel aufweist, wird die Kugel aus einer geöffneten Stellung gegen die Kraft der Feder in die geschlossene Stellung gebracht. In der geöffneten Stellung kann sich der als Kugel ausgebildete Sperrkörper in einem Kanalbereich befinden, wel cher einen größeren Querschnitt aufweist als der Sperrkörper (z. B. Kugel). In der ge schlossenen Stellung wird der Sperrkörper gegen die Kraft der Feder in einen verengten Kanalbereich bewegt, in welchem der Sperrkörper dichtend an der Kanalwand über den gesamten Kanalquerschnitt hin anliegt.For this purpose, in a channel through which the pressure medium to be monitored flows into the Measuring cell is initiated, a lock opened in normal operation, in particular in the form a spring-loaded ball is provided, which in the event of a leak in the area or on the Side of the measuring cell is moved into a closed position. This movement in the clasp position is caused by a pressure acting on the lock in the closing direction it follows that between the area in which the to be monitored Pressure medium is effective, and the area of the measuring cell in which the leak opened there is a pressure difference. In the case where the lock the spring-loaded ball has, the ball against an open position the force of the spring is brought into the closed position. In the open position can be formed as a ball locking body in a channel area, wel cher has a larger cross section than the locking body (e.g. ball). In the ge closed position, the locking body against the force of the spring is narrowed Moved channel area, in which the blocking body sealing on the channel wall over the entire cross section of the channel.

Hierdurch wird ein Drucksensor mit integrierter mechanischer Sicherung geschaffen, die bei einer Leckage, insbesondere im Meßsystem des Drucksensors, einsetzt. Diese Si cherung arbeitet unabhängig von Überwachungssystemen, beispielsweise einem Bordcomputer, und schafft bei dem Drucksensor direkt Abhilfe. Hierdurch wird vermie den, daß das zu überwachende flüssige Druckmedium, insbesondere Öl, aus dem vom Drucksensor überwachten System ausläuft und nach außen gelangt. Dies wird dadurch erzielt, daß in dem Kanal, welcher die Verbindung zwischen dem Drucksystem, in wel chem das zu überwachende flüssige Druckmedium im Normalbetrieb wirksam ist, bei spielsweise Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, und dem Meßraum, in welchem der Drucksensor sich befindet, die als Sicherung wirkende Sperre vorgesehen ist, welche den bei einem Leck auftretenden Druckunterschied zur Schließung der Sperre ausnützt.This creates a pressure sensor with an integrated mechanical fuse that in the event of a leak, in particular in the measuring system of the pressure sensor. This Si cherung works independently of monitoring systems, for example one On-board computer, and directly remedies the pressure sensor. This will be missed the that the liquid pressure medium to be monitored, in particular oil, from the Pressure sensor monitored system leaks and escapes to the outside. This will do so achieved that in the channel, which the connection between the printing system, in wel chem the liquid pressure medium to be monitored is effective in normal operation example brake system of a motor vehicle, and the measuring room in which the Pressure sensor is located, which is provided as a safety lock, which uses the pressure difference that occurs in the event of a leak to close the lock.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the figures. It shows:

Fig. 1: einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels; und Fig. 1 shows a longitudinal section of an embodiment; and

Fig. 2: eine Frontansicht (vorne rechts in Fig. 1) des Ausführungsbeispiels. Fig. 2: a front view (front right in Fig. 1) of the embodiment.

Das Ausführungsbeispiel besitzt ein Gehäuse 1 aus leitfähigem Material, insbesondere Metall. Im Gehäuseinnern befindet sich auf einer Leiterplatte 19 eine Auswerteelektronik für von einer Sensoreinrichtung 9, insbesondere Drucksensoreinrichtung, gelieferte Meßwerte. Der Drucksensor wird von einem Einsatzstück 17 gebildet, welcher am einen Ende des Gehäuses 1 in eine Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt ist. Das Einsatz stück 17 beinhaltet einen Hohlraum, der eine Meßzelle 12 bildet. Die eine Seite der Meßzelle 12 wird von einer druckempfindlichen Membran 18 abgeschlossen. An der anderen Seite der Meßzelle 12 befindet sich die Wand eines Adapters 8. In der Wand des Adapters 8 mündet ein Kanal 13 in die Meßzelle 12. Der Kanal 13 ist durch den Adapter 8 geführt und erstreckt sich in diesem in axialer Richtung. Der Adapter 8 ist fest mit einem Aufbau 5, beispielsweise einem Fahrzeugaufbau, verbunden. Die Verbindung kann durch eine Schraubverbindung zwischen dem Aufbau 5 und dem Adapter 8 her gestellt sein. Durch den Kanal 13 wird ein Druckmedium, insbesondere die Bremsflüs sigkeit eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs und der darin herrschende Druck über wacht. Hierzu gelangt das zu überwachende flüssige Druckmedium (Bremsflüssigkeit) durch den Kanal 13 in die Meßzelle 12. In Abhängigkeit von dem herrschenden Druck im Druckmedium wird die Membran 18 bewegt bzw. in axialer Richtung ausgelenkt. Diese Auslenkung wird berührend, z. B. durch Widerstandselemente, wie Dehnungsmeßstrei fen oder berührungslos (kapazitiv, induktiv) erfaßt und von der auf der Leiterplatte 19 befindlichen nicht näher dargestellten Auswerteelektronik ausgewertet.The exemplary embodiment has a housing 1 made of conductive material, in particular metal. In the interior of the housing there is an electronic evaluation system for measured values supplied by a sensor device 9 , in particular a pressure sensor device, on a printed circuit board 19 . The pressure sensor is formed by an insert 17 which is inserted at one end of the housing 1 into a recess in the housing. The insert piece 17 includes a cavity which forms a measuring cell 12 . One side of the measuring cell 12 is closed off by a pressure-sensitive membrane 18 . The wall of an adapter 8 is located on the other side of the measuring cell 12 . A channel 13 opens into the measuring cell 12 in the wall of the adapter 8 . The channel 13 is guided through the adapter 8 and extends in the axial direction. The adapter 8 is firmly connected to a body 5 , for example a vehicle body. The connection can be made by a screw connection between the structure 5 and the adapter 8 ago. Through the channel 13 , a pressure medium, in particular the Bremsflüs liquid of a brake system of the motor vehicle and the pressure therein is monitored. For this purpose, the liquid pressure medium (brake fluid) to be monitored passes through the channel 13 into the measuring cell 12 . Depending on the prevailing pressure in the pressure medium, the membrane 18 is moved or deflected in the axial direction. This deflection is touching, e.g. B. detected by resistance elements, such as strain gauges or contactless (capacitive, inductive) and evaluated by the evaluation electronics located on the circuit board 19, not shown.

Die elektrische Verbindung der Auswerteelektronik nach außen zu anderen Stromkrei sen, beispielsweise zu einem Bordcomputer, erfolgt über äußere elektrische Leiter 2, 3, die in Form von Steckerstiften ausgebildet sein können. Die äußeren elektrischen Leiter 2, 3 befinden sich in einem Einschubteil 20. Dieses kann die Führung und Halterung für eine Steckerbuchse sein, welche zur Verbindung mit den anderen Schaltkreisen auf die Leiter 2, 3 (Steckerstifte) aufgesteckt wird.The electrical connection of the evaluation electronics to the outside to other power circuits, for example to an on-board computer, takes place via external electrical conductors 2 , 3 , which can be designed in the form of plug pins. The outer electrical conductors 2 , 3 are located in an insertion part 20 . This can be the guide and holder for a plug socket which is plugged onto the conductors 2 , 3 (plug pins) for connection to the other circuits.

Das die Meßzelle 12 enthaltende Einsatzstück 17 und die Membran 18 bestehen in be vorzugter Weise aus Keramik. Die Membran 18 wird in Abhängigkeit vom in der Meßzel le 12 vom zu überwachenden Druckmedium aufgebauten Druck ausgelenkt. Die Auslen kungen sind relativ klein bemessen und werden von entsprechenden auf der Membran vorgesehenen Widerstandselementen aus Halbleitermaterial, beispielsweise Deh nungsmeßstreifen, die zu Meßbrücken verschaltet sein können, als Wandlerelemente aufgenommen und in elektrische Sensorsignale übergeführt. Diese Sensorsignale müs sen von der auf der Leiterplatte vorhandenen Auswerteelektronik in erheblichem Maße verstärkt werden. Es ist daher erforderlich, daß Störungen von außen von der Auswer teelektronik abgeschirmt werden. The insert 17 containing the measuring cell 12 and the membrane 18 are preferably made of ceramic. The membrane 18 is deflected as a function of the pressure built up in the measuring cell 12 by the pressure medium to be monitored. The deflections are relatively small and are taken from corresponding resistance elements provided on the membrane made of semiconductor material, for example strain gauges, which can be connected to measuring bridges, taken as transducer elements and converted into electrical sensor signals. These sensor signals must be significantly amplified by the evaluation electronics on the circuit board. It is therefore necessary that external interference from the evaluation teelektronik be shielded.

Zur Abschirmung von leitergebundenen und anderen Hochfrequenzstörungen ist ein elektromagnetisches Verteilungsblech 11 vorgesehen. Dieses schirmt an der einen Stirnseite das Gehäuseinnere über den gesamten Innenquerschnitt des Gehäuses ab. Hierzu wird das Verteilungsblech 11 über federnd ausgebildete Kontaktzungen 21 am Innenumfang des Gehäusemantels abgestützt. Zwischen das Verteilungsblech 11 und die äußeren elektrischen Leiter 2 und 3 sind nicht näher dargestellte Kondensatoren geschaltet.An electromagnetic distribution plate 11 is provided to shield conductor-bound and other high-frequency interference. This shields the inside of the housing over the entire inner cross section of the housing on one end. For this purpose, the distribution plate 11 is supported on the inner circumference of the housing shell via resilient contact tongues 21 . Capacitors, not shown, are connected between the distribution plate 11 and the outer electrical conductors 2 and 3 .

Elektrische hochfrequente Störströme fließen im Mantel des zylindrischen Gehäuses 1. Durch Verbindungen 4, welche insbesondere als Nieten ausgebildet sind, werden die hochfrequenten Ströme in den Adapter 8 geleitet. Durch die Verbindungen 4 ist der Ad apter 8 fest am rechten Ende (Fig. 1) mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die Verbindungen bzw. Verbindungsstellen 4 sind gleichmäßig am Umfang der der rechten Stirnfläche des Gehäuses 1 verteilt. Hierdurch erreicht man eine einwandfreie Ableitung der Störströme in den Adapter und von dort in den als Masse wirkenden Aufbau 5.Electrical high-frequency interference currents flow in the jacket of the cylindrical housing 1 . The high-frequency currents are conducted into the adapter 8 through connections 4 , which are designed in particular as rivets. Through the connections 4 , the adapter 8 is firmly connected to the housing 1 at the right end ( FIG. 1). The connections or connection points 4 are evenly distributed on the circumference of the right end face of the housing 1 . In this way, a faultless discharge of the interference currents into the adapter and from there into the structure 5 which acts as ground is achieved.

Durch die Ausbildung der Verbindungsstellen 4 als Nieten wird auf Dichtungen 6 und 7, welche zwischen dem Adapter 8 und der Stirnseite des Gehäuses 1 sowie zwischen dem Adapter 8 und dem Sensoreinsatz 17 vorgesehen sind, eine nur in axialer Richtung wirkende Belastung ausgeübt. Es treten beim Stauchen der Nieten, welches in axialer Richtung des Gehäuses 1 erfolgt, keine Quer- bzw. Scherkräfte auf, die sich nachteilig auf die Dichtwirkung der Dichtungen 6 und 7 auswirken könnten. Aufgrund der im we sentlichen nur in axialer Richtung wirkenden Belastung werden die Dichtungen in dieser Richtung zusammengedrückt, wodurch die Dichtwirkung erhöht wird.By designing the connection points 4 as rivets, seals 6 and 7 , which are provided between the adapter 8 and the end face of the housing 1 and between the adapter 8 and the sensor insert 17 , are subjected to a load acting only in the axial direction. When compressing the rivets, which takes place in the axial direction of the housing 1 , there are no transverse or shear forces which could have an adverse effect on the sealing effect of the seals 6 and 7 . Because of the load acting in the axial direction, the seals are compressed in this direction, which increases the sealing effect.

Bei der Ausbildung der Verbindungsstellen 4 als Nieten sind diese Nieten bevorzugt als Vollnieten (Massivnieten) ausgebildet. Die Nieten sind einstückig an das Gehäuse 1 an geformt. Hierzu sind die Rohrnieten in Form der Nietschäfte einstückig an die Stirnseite des Gehäuses 1 beispielsweise angegossen. Beim Stauchvorgang erreicht man eine einwandfreie Verbindung des Gehäuse- bzw. Nietmaterials, insbesondere auch im Be reich der Nietschäfte mit dem Material des Adapters 8. Auf diese Weise wird im Bereich der Nieten ein nur geringer Übergangswiderstand zwischen dem Gehäusematerial und dem Adaptermaterial hergestellt.When the connection points 4 are designed as rivets, these rivets are preferably designed as solid rivets (solid rivets). The rivets are formed in one piece on the housing 1 . For this purpose, the tubular rivets in the form of the rivet shafts are integrally cast, for example, on the end face of the housing 1 . During the upsetting process, a perfect connection of the housing or rivet material is achieved, in particular also in the area of the rivet shafts with the material of the adapter 8 . In this way, only a small contact resistance is produced between the housing material and the adapter material in the area of the rivets.

Insbesondere durch die Nieten, welche auch durch entsprechende am Umfang des Ge häuseendes verteilte Schraubverbindungen, die gleiche Abstände voneinander aufwei sen, ersetzt sein können, erreicht man die gewünschte im wesentlichen nur in axialer Richtung wirkende Belastung der umlaufenden Dichtungen 6 und 7 sowie die einwand freie nicht bündelbare Ableitung der im Mantel des Gehäuses 1 geführten hochfrequen ten Störströme über den Adapter 8 in den als Masse wirkenden Aufbau 5, insbesondere Fahrzeugaufbau.In particular by the rivets, which can also be replaced by appropriate screw connections distributed around the circumference of the housing end, the same distances from one another, can be achieved the desired load acting only in the axial direction of the circumferential seals 6 and 7 and the perfect Non-bundled derivation of the high-frequency interference currents conducted in the casing of the housing 1 via the adapter 8 in the body 5 acting as a mass, in particular vehicle body.

Wie die Fig. 1 zeigt, kann das Gehäuse 1 am anderen Ende durch eine umlaufende Dichtung 10, beispielsweise einen Ring, welcher zwischen der Stirnseite des Gehäuses und dem Einschubteil 20 vorgesehen ist, abgedichtet sein.As shown in FIG. 1, the housing 1 can be sealed at the other end by a circumferential seal 10 , for example a ring, which is provided between the end face of the housing and the insert part 20 .

Im Kanal 13 ist eine mechanische Sicherung vorgesehen, welche bei Leckage im zu überwachenden Drucksystem mit dem flüssigen Druckmedium wirksam wird. Diese inte grierte mechanische Sicherung wird durch eine Sperre gebildet, welche normalerweise in geöffnetem Zustand gehalten wird. Beim dargestellten Ausführungseispiel besitzt die Sperre einen Sperrkörper in Form einer Kugel 14, die durch eine Feder 15 in die geöff nete Stellung gedrückt wird. Zur Begrenzung dient ein Anschlag in Form eines Paßstiftes 16, der quer zum Kanal 13 verläuft. Der als Kugel 14 ausgebildete Sperrkörper der me chanischen Sicherung wird durch die Feder 15 gegen diesen Paßstift 16 angedrückt.A mechanical safety device is provided in channel 13 , which becomes effective with leakage in the pressure system to be monitored with the liquid pressure medium. This integrated mechanical fuse is formed by a lock, which is normally kept in the open state. In the illustrated embodiment, the lock has a locking body in the form of a ball 14 which is pressed into the open position by a spring 15 . A stop in the form of a dowel pin 16 , which runs transversely to the channel 13 , serves to limit it. The locking body designed as a ball 14 of the mechanical securing mechanism is pressed against this dowel pin 16 by the spring 15 .

In der geöffneten Stellung befindet sich die Kugel 14 in einem Kanalbereich, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als die Kugel, so daß aus dem zu überwachen den Drucksystem flüssiges Druckmedium (z. B. Bremsflüssigkeit) seitlich an der Kugel vorbei durch den Kanal in die Meßzelle 12 gelangen kann. Wenn eine Leckage, insbe sondere im Bereich der Meßzelle, beispielsweise an der empfindlichen Membran 18 auftritt, wird durch den dabei plötzlich auftretenden Druckunterschied im zu überwa chenden Drucksystem und der Meßzelle 12 die Kugel 14 gegen die Kraft der Feder 15 (z. B. Schraubendruckfeder) in die geschlossene Stellung gebracht. Beim dargestellten Ausführungseispiel der Fig. 1 wird die Kugel 14 aus der rechten Position, in welcher sie gegen den Paßstift 16 angedrückt wird, in eine linke Position verschoben, in welcher der Kanal 13 eine Verengung aufweist. Die Kugel 14 versperrt dann den gesamten Öff nungsquerschnitt des Kanals 13 an der verengten Stelle, so daß kein weiteres flüssiges Druckmedium aus dem zu überwachenden Drucksystem, welches sich in der Fig. 1 rechts von der Kugel befindet, in die Meßzelle 12 gelangen kann. Das zu überwachende Drucksystem ist dann nach außen hin durch die im Drucksensor vorgesehene integrierte mechanische Sicherung abgeschlossen. Es kann kein flüssiges Druckmedium nach au ßen treten.In the open position, the ball 14 is located in a channel area which has a larger diameter than the ball, so that from the pressure system to be monitored, the pressure medium (e.g. brake fluid) flows laterally past the ball through the channel into the measuring cell 12 can reach. If a leak occurs, in particular in the area of the measuring cell, for example on the sensitive membrane 18 , the suddenly occurring pressure difference in the pressure system to be monitored and the measuring cell 12 will cause the ball 14 against the force of the spring 15 (e.g. helical compression spring ) in the closed position. In the illustrated Ausführungseispiel of FIG. 1, the ball 14 from the right position in which it is pressed against the locating pin 16 is shifted in a left position in which the channel 13 has a constriction. The ball 14 then blocks the entire opening cross-section of the channel 13 at the narrowed point, so that no further liquid pressure medium from the pressure system to be monitored, which is located to the right of the ball in FIG. 1, can get into the measuring cell 12 . The pressure system to be monitored is then closed to the outside by the integrated mechanical fuse provided in the pressure sensor. No liquid pressure medium can escape.

Die in den Drucksensor integrierte mechanische Sicherung arbeitet insofern selbsttätig und unabhängig von weiteren Überwachungssystemen, beispielsweise einen Bordcom puter.In this respect, the mechanical fuse integrated in the pressure sensor works automatically and independent of other monitoring systems, such as an on-board com turkey.

Claims

1. Pressure sensor for a liquid pressure medium, in particular pressure oil, in a brake line of a motor vehicle with a measuring cell provided in a housing, into which the pressure medium to be monitored can be introduced via a channel, characterized in that in the channel ( 13 ) a lock opened during normal operation ( 14 , 15 ) is provided, in the event of a leak in the area of the measuring cell ( 12 ) by a pressure difference which arises between the area in which the pressure medium to be monitored is effective and the area of the measuring cell ( 12 ) in the event of a leak , closes automatically.

2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the lock ( 14 , 15 ) has a locking body ( 14 ) which is held by a spring ( 15 ) in the open position of the lock and against the force of the spring ( 15 ) in the closed position is moved.

3. Pressure sensor according to claim 2, characterized in that the locking body ( 14 ) is designed as a ball.

4. Pressure sensor according to claim 2 or 3, characterized in that the locking body ( 14 ) is in the open position in a channel part with a larger cross section than the locking body cross section and is moved in the closed position in a channel part in which the locking body ( 14 ) the entire channel cross section lies sealingly against the inside wall of the channel.

5. Pressure sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the channel ( 13 ) is guided by an adapter ( 8 ).

6. Pressure sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring cell ( 12 ) is in an insert ( 17 ) which is arranged in a Ausneh tion at the end of the housing ( 1 ) on which the adapter ( 8 ) is connected to the housing ( 1 ).

7. Pressure sensor according to claim 6, characterized in that the adapter ( 8 ) with interposed seals ( 6 ; 7 ) by rivets ( 4 ) with the housing ( 1 ) is connected.