DE3638978A1 - Elektrohydraulische vorrichtung zur kontinuierlichen ueberwachung des druckes in einer hydraulischen kraftfahrzeug-bremsanlage - Google Patents

Elektrohydraulische vorrichtung zur kontinuierlichen ueberwachung des druckes in einer hydraulischen kraftfahrzeug-bremsanlage

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydraulische Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Druckes in einer hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, insbesondere zur Ausgabe elektrischer Steuersignale in Abhängigkeit von zugeführten Drucksignalen, bestehend aus einem zwei ko­ axiale Bohrungen aufweisenden Gehäuse, einem im Gehäuse an­ geordneten, mit dem Eingangsdruck beaufschlagbaren Auf­ nehmer, sowie einem Umwandler für die Wandlung des hydrau­ lischen Druckes in ein elektrisches Ausgangssignal.
Es ist bereits bekannt zur Steuerung und Überwachung des Druckes einer hydraulischen Bremsanlage einen Druck- und Warnschalter zu verwenden, bei dem der hydraulische Druck über einen axial verschiebbaren Kolben auf mechanisch betätigbare handelsübliche Mikroschalter übertragen wird.
Durch abgedichtete Lagerung des Kolbens innerhalb des Ge­ häuses wird dabei verhindert, daß das auf eine Stirnfläche des Kolbens einwirkende Druckübertragungsmittel mit den mechanischen Mikroschaltern in Kontakt gelangt. Auf diese Weise wird auch bei Verwendung von chemisch aggresiven Druckübertragungsmitteln eine ausreichende Lebensdauer bzw. Alterungsbeständigkeit des Druck- und Warnschalters er­ reicht. Allerdings sind solche Mikroschalter relativ auf­ wendig; die Abdichtung eines verschiebbaren Kolbens, der von einem unter hohen Druck stehenden Druckübertragungs­ mittel beaufschlagt wird, bereitet grundsätzlich Schwierig­ keiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu überwinden und eine Vorrichtung zur Überwachung des Druckes in einer hydraulischen Bremsanlage zu ent­ wickeln, die sich vor allem durch einfachen Aufbau, hohe Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit und durch geringen Her­ stellungsaufwand auszeichnet. Ferner ist eine ausreichende Ansprechempfindlichkeit und eine präzise Reaktionsfähigkeit auf Druckänderungen gefordert.
Es hat sich nun herausgestellt, daß sich diese Aufgabe in einfacher, technisch fortschrittlicher Weise durch Weiter­ bildung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art lösen läßt, die darin besteht, daß der Aufnehmer durch eine Mem­ bran aus amorphem Metall gebildet ist, die permeabilitäts­ ändernd mit einem als Wandler eingesetzten Spulensystem zu­ sammenwirkt, dessen Ausgangssignale einer Auswerteelek­ tronik zuführbar sind. Durch die Verwendung von amorphem Metall wird eine preis-/leistungsmäßige Lösung erreicht, wobei drei entscheidende Vorteile erzielt werden:
  • a) sehr hohe mechanische Festigkeit (statisch und dynamisch) des Aufnehmers;
  • b) weichmagnetisches Verhalten; d.h. schmale Hysterese und die Möglichkeit der "Einstellung" der Hysterese­ form über die Legierungsbestandteile im amorphem Metall und über Wärmebehandlungsmethoden;
  • c) hohe Auflösung des Aufnehmers, so daß auch sehr kleine Druckänderungen wahrgenommen werden.
Eine besonders wirksame Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes sieht vor, daß die Membran an einer Stirn­ fläche einer die erste Bohrung von der zweiten Bohrung trennenden Trennwand anliegend mittels einer Stiftschraube im Randbereich eingespannt ist, wobei die Trennwand eine axiale Ausnehmung aufweist und das Spulensystem in der zweiten Bohrung angeordnet ist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Membran kreisförmig ausgebildet, wodurch eine besonders einfache abdichtende Befestigung ermöglicht wird.
Um die Empfindlichkeit der elektrohydraulischen Vorrichtung nach der Erfindung zu erhöhen, ist die Membran rechteck­ förmig ausgebildet, wobei sie so angeordnet ist, daß ihre Längsachse senkrecht zur Längsachse des Spulensystems ver­ läuft.
Eine besonders raumsparende Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß in der zweiten Bohrung eine mit deren Wandung parallel verlaufende zylin­ drische Trennwand vorgesehen ist, die die zweite Bohrung in einem Ringraum und einen Innenraum unterteilt, wobei das Spulensystem im Ringraum angeordnet ist, während der Innen­ raum für die Aufnahme der Auswertelektronik vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen der Er­ findung, die nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert sind, wobei einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 ein Schaltbild einer hydraulischen Zweikreis-Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Teillängsschnitt durch einen Bremsdruckgeber,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.
Der in Fig. 1 dargestellte Bremsdruckgeber besteht aus einem Tandem-Hauptbremszylinder 1 und einem Vakuumbrems­ kraftverstärker 2, der durch ein Bremspedal 3 betätigbar ist.
Der im Schnitt dargestellte Tandem-Hauptbremszylinder 1 weist zwei getrennte Arbeitskammern 4, 5 auf, die durch einen Betätigungshub der Hauptzylinderkolben 6, 7 ver­ kleinerbar sind. Die Arbeitskammern 4, 5 sind über Zentral­ ventile 8, 9, die in der dargestellten Grundstellung offen sind, mit Nachlaufräumen 10, 11 verbindbar, die an einen drucklosen Nachlaufbehälter 12 angeschlossen sind.
Von den Arbeitskammern 4, 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 1 führen Bremsleitungen 13, 14 zweier Bremskreise zu stromlos offenen Magnetventilen 15, 16 einer nicht näher darge­ stellten Bremsschlupfregeleinrichtung, die in einem Ventil­ block 17 angeordnet ist. An die Magnetventile 15, 16 sind je zwei Radbremsen 18 bzw. 19 angeschlossen, von denen jeweils eine einem Vorderrad eines Fahrzeuges und die andere einem diagonal zum Vorderrad liegenden Hinterrad des Fahrzeuges zugeordnet ist. Es handelt sich somit um eine Zweikreis- Bremsanlage mit diagonaler Kreisaufteilung.
Die Radbremsen 18 und 19 sind weiterhin an zwei stromlos geschlossenen Magnetventilen 21, 22 des Ventilblocks 17 an­ geschlossen, deren Eingangsseite über eine Rücklaufleitung 23 mit dem Nachlaufbehälter 12 verbunden ist. Von jeder Bremsleitung 13, 14 zweigt eine Druckleitung 24, 25 ab. Jede Druckleitung 24, 25 führt zu einem separaten, in der Grund­ stellung geschlossenen Rückschlagventil 26, 27, das eben­ falls im Ventilblock 17 untergebracht ist. Die Rückschlag­ ventile 26, 27 sind so angeordnet, daß sie nur zu den Druck­ leitungen 24, 25 hin öffnen. Von den Rückschlagventilen 26, 27 führt eine Druckleitung 28 zu einem Pumpenaggregat 29, das aus einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe 30 und einem Überdruckventil 31 besteht und das über eine Saugleitung 32 an den Behälter 12 angeschlossen ist.
Um den hydraulischen Druck in der Druckleitung 28 des Pumpenaggregates 29 zu überwachen, ist eine elektrohy­ draulische Vorrichtung 33 vorgesehen, die ebenfalls in dem Ventilblock 17 angeordnet ist und die an die Druckleitung 28, die Bremsleitungen 13, 14 und die Rücklaufleitung 23 an­ geschlossen ist.
Die erfindungswesentliche Ausbildung dieser elektrohydrau­ lischen Vorrichtung 33 ist im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erläutert.
In der Zeichnung ist mit 34 ein Gehäuse der elektrohy­ draulichen Vorrichtung 33 bezeichnet, das in einer Bohrung 43 des im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Ventilblocks 17 eingeschraubt ist. Die Verschraubung mit dem Ventilblock 17 wird durch ein Außengewinde 44 ermöglicht, das am Gehäuse 34 angeformt ist. Das Gehäuse 34 verfügt über zwei koaxiale Bohrungen 36 und 37, die voneinander durch eine senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 34 verlaufende Trennwand 45 getrennt sind, wobei die Bohrung 37 einen größeren Druch­ messer aufweist. Um eine Leckage des hydraulischen Druck­ mittels, bedingt durch das zwischen dem Außengewinde 44 und dem Innengewinde der Wandung der Bohrung 41 vorhandene Spiel, zu vermeiden, ist ein Dichtring 55 vorgesehen, der zwischen der Oberfläche des Ventilblocks 17 und dem Gehäuse 34 eingeklemmt ist.
In der durch die Trennwand 45 begrenzten Bohrung 36 ist senkrecht zu deren Längsachse eine Membran 35 aus amorphen Metall angeordnet, die an der Trennwand 45 dichtend anliegt und in ihrem Randbereich dagegen mittels einer in der Bohrung 36 eingeschraubten Stiftschraube 41 mit Innensechs­ kant gedrückt wird. Um die Membran 35 mit dem in der Brems­ anlage herrschenden hydraulischen Druck beaufschlagen zu können, ist die Stiftschraube 41 mit einem axialen Durch­ gang 42 versehen, wobei die Trennwand 45 eine axiale Aus­ nehmung 38 aufweist, die ein Ausbeulen der Membran 35 unter der Einwirkung des hydraulischen Druckes ermöglicht.
In der zweiten Bohrung 37 größeren Durchmessers erstreckt sich parallel zu deren Wandung eine zylindrische Trennwand 46, die das Innere der zweiten Bohrung 37 in einen radial außenliegenden Ringraum 47 und einen innenliegenden Innen­ raum 51 unterteilt. Im Ringraum 47 ist ein ortfestes Spulensystem 39 untergebracht, das durch eine Sender- und eine Empfängerspule gebildet ist, die in den Figuren jedoch nicht näher dargestellt sind und Bestandteile einer Brückenschaltung bilden. Die Anordnung der Membran 35 ist bei diesem Ausführungsbeipiel vorzugsweise derart ge­ troffen, daß die die Membran 35 enthaltende Ebene senkrecht zur Längsachse des Spulensystems 39 verläuft und gleich­ zeitig eine Schnittebene des kreiszylinderförmigen Spulen­ systems 39 darstellt. Im Rahmen einer optimalen Ausnutzung sämtlicher im Gehäuse 34 vorhandener Räume nimmt der Innen­ raum 51 eine Auswerteelektronik 40 auf, die, außer dem die Senderspule mit unterschiedlichsten Anregungsformen (Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck u.a.) speisenden Generator alle zur Auswertung des druckabhängigen Ausgangssignals des Spulensystems 39 benötigten Elemente enthält. Die Auswerte­ elektronik 40 steht ihrerseits mit z.B. zwei nur schematisch dargestellten Kontaktstiften 49, 50 in Ver­ bindung, die zur Weiterverarbeitung der elektrischen Signale dienen. Die Kontaktstifte 49, 50, die z.B. als Kontaktmesser für einen Gegenstecker ausgebildet sein können, gehen dabei durch eine Kontaktstiftplatte 48 hin­ durch, die das Gehäuse 34 verschließt und mittels einer Bördelung 52 an dessen Ende gehalten wird.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung liegt die Membran 35 in einer Ebene, die schräg zur Längsachse des Spulensystems 39 ver­ läuft und gleichzeitig dessen Schnittebene darstellt. Die Membran 35 ist dabei zwischen zwei Druckstücken 53, 56 ein­ gespannt, die in einer axialen Verlängerung 36 a der ersten Bohrung 36 angeordnet sind, die in axialer Richtung durch eine radiale Trennwand 45 a begrenzt ist. Die im Zusammen­ hang mit Fig. 2 erwähnte axiale Ausnehmung 38 ist bei dieser Ausführung in dem der radialen Trennwand 45 a zuge­ wandten Druckstück 53 ausgebildet, während das andere Druckstück 56 einen axialen Kanal 57 aufweist, der koaxial mit dem Durchgang 42 der Stiftschraube 41 verläuft und die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels zur Membran 35 er­ möglicht. Die mit dem Spulensystem 39 zusammenwirkende Aus­ werteelektronik 40 ist an der dem Druckstück 53 abgewandten Stirnseite der radialen Trennwand 45 a angeordnet und kann, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in eine axiale Verlängerung eines Gewindestopfens 54 hineinragen, der das Gehäuse 34 der elektrohydraulischen Vorrichtung verschließt. Ähnlich wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung kann der Ge­ windestopfen 54 Kontaktstifte 49, 50 aufweisen.
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen elektrohydrau­ lischen Vorrichtung nach der Erfindung ist folgende:
In der Ruhestellung der Vorrichtung (druckloser Zustand der hydraulischen Bremsanlage) befindet sich die aus einem ge­ eigneten amorphen Metall hergestellte Membran 35 in der aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Stellung. Bei einer Erhöhung des in der Bremsanlage herrschenden hydraulischen Druckes wird die Membran 35 unter der Einwirkung des Druckmittels in Richtung auf die Ausnehmung 38 zu ausgebeult. Infolgedessen tritt eine Permeabilitätsänderung durch Magnetostrikion des amorphen Metalls auf, die im ortsfesten Spulensystem 39 eine "Übersprechung" von der Sender- zur Empfängerspule generiert, die in der Auswerteelektronik 40 in eine ana­ loge, druckabhängige kontinuierliche Ausgangsinformation umgewandelt wird, die in einem einen Bestandteil der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Bremsschlupfregelein­ richtung bildenden elektronischen Regler einer Weiterver­ arbeitung unterzogen wird. Läßt der auf die Membran 35 ein­ wirkende Druck nach, so kehrt diese in Folge ihrer Eigen­ elastizität in ihre Ausgangsstellung zurück.
  • Bezugszeichenliste  1 Tandem-Hauptzylinder
     2 Vakuumverstärker
     3 Bremspedal
     4 Arbeitskammer
     5 Arbeitskammer
     6 Hauptzylinderkolben
     7 Hauptzylinderkolben
     8 Zentralventil
     9 Zentralventil
    10 Nachlaufraum
    11 Nachlaufraum
    12 Nachlaufbehälter
    13 Bremsleitung
    14 Bremsleitung
    15 Magnetventil
    16 Magnetventil
    17 Ventikblock
    18 Radbremsen
    19 Radbremsen
    20 -
    21 Magnetventil
    22 Magnetventil
    23 Rücklaufleitung
    24 Druckleitung
    25 Druckleitung
    26 Rückschlagventil
    27 Rückschlagventil
    28 Druckleitung
    29 Pumpenaggregat
    30 Pumpe
    31 Überdruckventil
    32 Leitung
    33 elektrohydraulische Vorrichtung
    34 Gehäuse
    35 Membran
    36 Bohrung
    37 Bohrung
    38 Ausnehmung
    39 Spulensystem
    40 Auswerteelektronik
    41 Stiftschraube
    42 Durchgang
    43 Bohrung
    44 Außengewinde
    45 Trennwand
    45 a radiale Trennwand
    46 zylindrische Trennwand
    47 Ringraum
    48 Kontaktstiftenplatte
    49 Kontaktstifte
    50 Kontaktstift
    51 Inneraum
    52 Bördelung
    53 Druckstück
    54 Gewindestopfen
    55 Dichtring
    56 Druckstück
    57 Kanal

Claims (17)

1. Elektrohydraulische Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Druckes in einer hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, insbesondere zur Ausgabe elektrischer Steuersignale in Abhängigkeit von zuge­ führten Drucksignalen, bestehend aus einem zwei ko­ axiale Bohrungen aufweisenden Gehäuse, einem im Ge­ häuse angeordneten, mit dem Eingangsdruck beaufschlag­ baren Aufnehmer sowie einem Wandler für die Umwandlung des hydraulischen Druckes in ein elektrisches Aus­ gangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer durch eine Membran (35) aus amorphem Metall gebildet ist, die permeabilitätsändernd mit einem als Umwandler eingesetzten Spulensystem (39) zusammenwirkt, dessen Ausgangssignale einer Auswerte­ elektronik (40) zuführbar ist.
2. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (35) an einer Stirnfläche einer die erste Bohrung (36) von der zweiten Bohrung (37) trennenden Trennwand (45) anliegend mittels einer Stiftschraube (41) im Rand­ bereich eingespannt ist, wobei die Trennwand (45) eine axiale Ausnehmung (38) aufweist und das Spulensystem (39) in der zweiten Bohrung (37) angeordnet ist.
3. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (35) zwischen zwei in einer axialen Verlängerung (36 a) der ersten Bohrung (36) gegenüberliegend angeordneten Druckstücken (53, 56) eingespannt ist, wobei das der Stiftschraube (41) zugewandte Druckstück (56) mit einem axialen Kanal (57) und das gegenüberliegende Druckstück (53) mit der axialen Ausnehmung (38) ver­ sehen sind.
4. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (35) in einer senkrecht zur Längsachse des Spulen­ systems (39) stehenden Ebene angeordnet ist.
5. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (35) in einer schräg zur Längsachse des Spulensystems (39) verlaufenden Ebene angeordnet ist.
6. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (35) kreisförmig ausgebildet ist.
7. Elektrohydraulische Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (35) rechteckförmig ausgebildet und so angeordnet ist, daß ihre Längsachse senkrecht zur Längsachse des Spulensystems (39) verläuft.
8. Elektrohydraulische Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1, 2, 4, 6 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der zweiten Bohrung (37) eine mit deren Wandung parallel verlaufende zylindrische Trennwand (46) vorgesehen ist, die die zweite Bohrung (37) in einen Ringraum (47) und einen Innenraum (51) unterteilt.
9. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verlängerung (36 a) der ersten Bohrung (36) durch die zylindrische Trennwand (46) sowie eine radiale Trennwand (45 a) begrenzt ist, an deren der Membran (35) abgewandter Stirnfläche die Auswerte­ elektronik (40) angeordnet ist.
10. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß das Spulen­ system (39) im Ringraum (47) angeordnet ist, während der Innenraum (51) für die Aufnahme der Auswerte­ elektronik (40) vorgesehen ist.
11. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Spulen­ system (39) außerhalb der zylindrischen Trennwand (46) in der zweiten Bohrung (37) angeordnet ist.
12. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 1, 2, 4, 6 bis 8 und 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Membran (35) enthaltende Ebene axial außerhalb des Spulensystems (39) verläuft.
13. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Membran (35) enthaltende Ebene eine Schnittebene des kreiszylinderförmigen Spulensystems (39) darstellt.
14. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ fuhr des hydraulischen Druckmittels zur Membran (35) mittels eines in der Stiftschraube (41) axial ver­ laufenden Durchganges (42) erfolgt.
15. Elektrohydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (35) mehrschichtig ausgebildet ist.
16. Elektrohydraulische Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (34) an seinem dem Druckmittel abgewandten Ende mittels eines Gewindestopfens (54) verschlossen ist, in dessen Verlängerung die Auswerte­ elektronik (40) untergebracht ist.
17. Elektrohydraulische Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (34) an seinem dem Druckmittel abgewandten Ende mittels einer Kontaktstifte (49, 50) tragenden Kontaktstiftplatte (48) verschlossen ist, die mittels einer Bördelung (52) im Gehäuse (34) fixiert ist.
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