DE10207247A1

DE10207247A1 - Elektrohydraulische Druckregelvorrichtung

Info

Publication number: DE10207247A1
Application number: DE10207247A
Authority: DE
Inventors: Holger Meyer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-03-06

Abstract

Die Erfindung berifft eine elektrohydraulische Druckregelvorrichtung mit wenigstens einem Drucksensor (4), der eine Druckmeßzelle (4') und eine elektronische Auswerteschaltung (8) zur Verarbeitung von an einer Druckmeßmembran gewonnenen Meßsignalen umfaßt, wobei die für den Drucksensor (4) vorgesehene Auswerteschaltung (8) auf dem Schaltungsträger (9) des elektronischen Reglers (3) angeordnet ist, der die zur Ansteuerung des Druckregelventils erforderliche Auswerteschaltung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregelvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Elektronisch regelnde Bremseinrichtungen sind bekannt (Bremsen Handbuch, "Elektronische Brems-Systeme", 1995, ISBN 3-89059-026-8). Sie bestehen aus dem Verbund einer hydraulischen Regeleinheit (VB), welche auch als Ventilblock bezeichnet wird, und einem elektronischen Regler (ER). Die hydraulische Regeleinheit umfaßt ein Motor-Pumpen-Aggregat und einen daran angeflanschten Ventilblock. Das Motor-Pumpen- Aggregat stellt während der Bremsregelung das in der Druckaufbauphase benötigte, unter Druck stehende Flüssigkeitsvolumen zur Verfügung. Die im Ventilblock zusammengefaßten Ein- und Auslaßventile ermöglichen die Modulation der Radbremsdrücke. Am Ventilblock sind die Bremsleitungen zu den Radbremsen angeschlossen. Die Ventile sind über Bohrungen mit dem Ventilblock hydraulisch verbunden. Dem Regler werden die Signale der vier Raddrehzahlsensoren zugeführt.
Die Regelung des Bremsdrucks kann verbessert werden, wenn in den zu den Radbremszylindern führenden Hydraulikleitungen ein oder mehrere Drucksensoren vorgesehen sind. In bekannten Vorrichtungen, von denen die Erfindung ausgeht, sind die Drucksensoren direkt am Ventilblock montiert. Der Ventilblock umfaßt neben den Drucksensoren unter anderem auch die elektromagnetisch ansteuerbaren Hydraulikventile. Innerhalb des Reglers sind die zur Betätigung der Hydraulikventile notwendigen elektrischen Spulen angeordnet. Das fertige Bremsensteuergerät entsteht in einem späteren Montageschritt durch Zusammenfügen von Ventilblock und Regler. Hierzu sind der Ventilblock und der Regler als sogenannter magnetischer Stecker ausgeführt. Beim Zusammenfügen schieben sich die Spulen über die im Ventilblock angeordneten Hydraulikventile. Gleichzeitig werden die elektrischen Kontakte zwischen den im Ventilblock angeordneten Drucksensoren und dem im Regler angeordneten Schaltungsträger durch Federkontakte hergestellt.
In der bekannten Vorrichtung mit im Ventilblock angeordneten Drucksensoren sind die zur elektronischen Aufbereitung der an der Drucksensormembran aufgenommenen Meßsignale notwendigen elektrischen Bauelemente entweder in einer Drucksensorbaueinheit zusammengefaßt oder im Falle mehrerer Drucksensoren in einem Drucksensormodul zusammengefaßt. Die Drucksensoreinheit oder das Drucksensormodul ist somit auf dem Ventilblock angeordnet und mit diesem nach der Montage des Ventilblocks fest verbunden.
Dies führt zu dem Nachteil, daß bei einer Fehlfunktion eines Drucksensors in der Regel der gesamte Ventilblock ausgetauscht werden muß. Ein Test auf ordnungsgemäße Funktion des bzw. der Drucksensoren kann erst nach dem Zusammenfügen von Ventilblock und Regler erfolgen. Dies führt zu Unwägbarkeiten, welche die Herstellungskosten erhöhen können.

Aus der DE 197 55 821 A1 sind eine Steuerschaltung und ein Drucksensor in einem gemeinsamen Gehäuse eines Anbausteuergeräts untergebracht, an dessen Unterseite ein Druckmeßelement mit einem Steckrohr angeordnet ist. Zur Bildung eines Drucksteuergeräts erstreckt sich das Steckrohr beim Aufsetzen des Anbausteuergeräts in einen Fluidkanal eines Hydraulikblocks. Fertigungstechnisch aufwendig ist, daß der Hydraulikblock im Bereich des Fluidkanals mit einer Stichbohrung, einem Einsteckkegel, einer Stützscheibe und einem Fangtrichter zu versehen ist, um den Fluidkanal mit dem Steckrohr zu verbinden. Dies erfordert ausreichende Platzverhältnisse für die Rohrbefestigung in dem Hydraulikblock, um die Verbindung des Steckrohrs mit dem Fluidkanal herstellen zu können. Es sind mehrere Drucksensoren mit der zugehörigen Auswerteschaltung auf einem gemeinsamen Träger zusammengefaßt, der als eigenständige Baugruppe im Anbausteuergerät befestigt ist. Dies führt zu einem hohen Platzbedarf und zu einem zusätzlichen prüftechnischen Aufwand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckregelvorrichtung der angegebenen Art derart auszubilden, daß vorgenannte Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird für eine Druckregelvorrichtung der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung sieht vorzugsweise vor, zur sensorischen Abtastung eines Hydraulikkanals mit einem Druckmeßwandler, die Druckmeßzelle, welche beispielsweise eine Druckmeßmembran und eine darauf angebrachte passive unkompensierten Dehnungsmeßbrücke umfassen kann, und die elektronische Schaltung zur Signalaufbereitung der Signale der Dehnungsmeßbrücke baulich getrennt in der Einheit des elektronischen Reglers anzuordnen.

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Druckregelvorrichtung ist aus einem Ventilblock und einem elektronischen Regler zu einer monolithischen Einheit zusammengesetzt. Vorzugsweise sind diese beiden Einheiten als magnetischer Stecker ausgebildet.

Nach der Erfindung wird somit auf die sonst übliche Integration einer aktiven elektronischen Schaltung zur Signalvorverstärkung, Signalaufbereitung und Fehlerkompensation der Meßbrücke in der baulichen Einheit des Drucksensors verzichtet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektronischen Bauelemente zur Signalaufbereitung für einen oder mehrere Druckmeßwandler als Teil eines größeren integrierten Schaltkreises IC in dem Regler realisiert.

Vorzugsweise werden in der elektronischen Schaltungsanordnung für die Aufbereitung der Sensorsignale die individuellen Signale aller Druckmeßwandler signaltechnisch aufbereitet und danach einem Rechenwerk zuleitet. Es ist dabei wie weiter unten beschrieben zweckmäßig, daß eine Fehlerkompensation nicht innerhalb der besagten Schaltung vorgenommen wird, sondern innerhalb des Rechenwerks.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind im Regler Berechnungsmittel, insbesondere realisiert durch einen oder mehrere Mikrocomputer bzw. -controller, vorhanden, mit denen die Fehler der Meßkette jedes individuellen Druckkanals durch elektronische Auswertung zweier funktional separater Korrekturgrößenberechnungen oder Korrekturtabellen minimiert werden können. Mit den genannten Berechnungsmitteln können beispielsweise Verfahren zur Fehlerminimierung bei der Behandlung der Druckmeßsignale durchgeführt werden. So ist es z. B. möglich, die Sollwertabweichungen eines Druckmeßwandlers als Funktion von Druck und Temperatur und/oder die Sollwertabweichungen der dem Druckmeßwandler zugeordneten Signalaufbereitungsstufe als Funktion der Signaleingangsspannung und der Temperatur über Stützstellenmessungen zu ermitteln und das Ergebnis dieser Ermittlung zu speichern.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in elektrohydraulischen Bremssystemen (EHB) eingesetzt.

Die Erfindung hat u. a. den Vorteil, daß fehlerhafte Drucksensoren durch die Anordnung im elektronischen Regler wesentlich kostengünstiger überprüfbar und austauschbar sind, als dies bei einer Montage des Drucksensors auf dem Ventilblock der Fall wäre.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer aus einem Regler und einem Ventilblock bestehenden baulichen Einheit einer Druckregelvorrichtung für Kraftfahrzeugbremsanlagen,

Fig. 2 eine in das Gehäuse des Reglers eingebaute Druckmeßzelle im Querschnitt,

Fig. 3 eine in das Gehäuse des Reglers eingebaute Druckmeßzelle in einer Draufsicht,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine druckdichte Verbindung von einer Druckmeßzelle in einem Ventilblock.

In Fig. 1 ist schematisch vereinfacht eine elektrohydraulische Druckregelvorrichtung 2 zur Ansteuerung von hydraulisch betätigten Kraftfahrzeugbremsen dargestellt, die aus einem Ventilblock 1 und einem Regler 3 besteht. Der Ventilblock 1 und der Regler 3 bilden eine kompakte bauliche Einheit. Der Ventilblock 1 und der Regler 3 sind über eine nicht gezeichnete elektrische und magnetische Schnittstelle (sogenannter magnetischer Stecker) verbunden. Der Ventilblock 1 leitet durch die darin enthaltenen, nicht dargestellten Druckregelventile, die vom Regler 3 ansteuerbar sind, bei Bedarf eine druckmodulierte Bremsflüssigkeit zu den Radbremsen. Die Ansteuerung der Druckregelventile im Ventilblock 1 erfolgt über im Regler 3 angeordnete elektrische Spulen, die auf die sogenannten Ventildome (Ventildome und Spulen nicht gezeichnet) aufgesetzt sind. Die Ventilspulen sind elektrisch mit Bauelementen auf einem Schaltungsträger 9 im Regler 3 verbunden.
An geeigneten Positionen innerhalb des Gehäuses 6 sind neben den Ventilspulen die Druckmeßzellen 4' mehrerer Drucksensoren 4 angeordnet. Der Einfachheit halber ist lediglich ein Drucksensor 4 gezeigt. Der Drucksensor 4 ist durch einen mit der Wand des Gehäuses 6 verbundenen Steg 7 gehalten, der aus dem Material des Reglergehäuses besteht. Der Steg 7 ist zur Aufnahme der Druckmeßzelle 4' im Bereich der Druckmeßzelle 4' dickwandiger ausgeführt.
Das Gehäuse 6 des Reglers 3 ist mit dem Ventilblock 1 über wenigstens ein kraft- und/oder formschlüssiges Verbindungsmittel 16 (Schraube, Niete etc.) verbunden. Durch das Verbindungsmittel 16 wird der Regler 3 am Ventilblock 1 befestigt.
In Fig. 2 ist eine Druckmeßzelle 4' eines Drucksensors 4 dargestellt, welche mit einer rohrförmigen Zuführung 13 verbunden ist, die in eine Druckleitung 5 des Ventilblocks 1 bei der Montage des Reglers 3 auf den Ventilblock 1 eingesteckt wird. Hierbei erfolgt eine Abdichtung zum Ventilblock 1 über eine ringförmige Dichtung 14, die zwischen einer an die Druckleitung 5 angrenzenden Bohrungsstufe und einem mit der Zuführung 13 verbundenen ringscheibenförmigen Haltemittel 12' eingespannt ist. Zur Führung der Druckmeßzelle 4' und der Zuführung 13 im Steg 7 sind zwei scheibenförmige Haltemittel 12, 12' vorgesehen, welche an den beiden rohrförmigen Enden der rohrförmigen Zuführung 13 angeordnet sind. Ein Umspritzen mit dem Material des Stegs 7 ermöglicht eine sichere Fixierung des innerhalb des Stegs 7 aus der Zuführung 13, den Haltemitteln 12, 12' und der Druckmeßzelle 4' gebildeten Drucksensors 4. Mit einem der beiden Haltemittel 12 ist abbildungsgemäß die Druckmeßzelle 4 unmittelbar verbunden, welche eine Meßmembran und darauf angeordnete Dehnungsmeßstreifen enthält. Die Dehnungsmeßstreifen sind über Bondrähte 11 oder Flexfolie mit dem Schaltungsträger 9 verbunden, der als horizontale Leiterplatte oberhalb des Stegs 7 im rahmenförmigen Gehäuse 6 fixiert ist. Der Schaltungsträger 7 trägt sowohl die für den Drucksensor 4 als auch für die Ansteuerung der Druckregelventile erforderlichen elektronischen Bauelemente des Reglers 3. Die Leiterplatte, welche aus Kunststoff besteht, kann zur Kühlung der elektrischen Bauelemente mit einer metallischen Kühlplatte 17 versehen sein.
Auf dem Schaltungsträger 9 sind elektronische Bauelemente 8 zur Auswertung der Signale der Druckmeßzelle 4' und ein Mikrocontroller 10 angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt den Steg 7 in der Draufsicht, in den eine Druckmeßzelle 4' eingespritzt ist. Der Steg 7 besteht zweckmäßigerweise aus dem Material des Reglergehäuses und wird bevorzugt in einem Arbeitsgang mit dem Reglergehäuse hergestellt. Selbstverständlich kann die Druckmeßzelle 4' im Steg 7 auch anderweitig befestigt werden, z. B. durch Schrauben, Stecken, Rasten, Kleben oder mittels einer thermoplastischen Verbindung.
In Fig. 4 ist ein Beispiel für eine druckdichte Anbindung einer Druckmeßzelle 4' an eine Druckleitung 5 im Ventilblock 1 dargestellt. In die mit einem Stufenvorsprung versehene Druckleitung 5 ist in die dem Steg 7 zugewandte Stirnfläche des Ventilblocks 1 ein Stopfen 15 aus Gummi gehalten, welcher zweckmäßigerweise in Form einer Tülle oder ähnlich geformt ist, so daß der Stopfen 15 lagefixiert ist und gleichzeitig eine Dichtfläche 18 zwischen dem Ventilblock 1 und dem scheibenförmigen Halteteil 12' an der Zuführung 13 bildet.
Wird bei der Montage des Reglers 3 mit dem Ventilblock 1 zusammengesteckt, taucht die rohrförmige Zuführung 13 als Preßverbindung abdichtend in eine axiale Öffnung des Stopfens 15 ein. Eine zusätzliche Abdichtung wird durch das Einklemmen der scheibenförmigen Dichtfläche 18 am Stopfen 15 zwischen dem Haltemittel 12' und dem Ventilblock 1 erzielt, sobald mittels geeigneter Befestigungsmittel 16 das Gehäuse 6 auf den Ventilblock 1 angedrückt wird. Es ist dabei besonders zweckmäßig, wenn das scheibenförmige Haltemittel 12' so angeordnet wird, daß es in etwa ebenflächig mit dem unteren Rand 19 des Reglers 3 abschließt, welcher dem Ventilblock 1 zugewandt ist,
Wenn geringere Anforderungen an die Dichtheit der vorstehend beschriebenen Verbindung bestehen, kann es sinnvoll sein, die Dichtung unter Verzicht auf ein eintauchendes Rohr lediglich mittels eines Dichtrings 14 (vergl. Fig. 2) auszuführen.
Durch die vorgestellte Erfindung wird eine Druckregelvorrichtung 2 geschaffen, die eine besonders einfache Integration von einem oder mehreren Drucksensoren 4 in einem Gehäuse 6 ermöglicht, indem die für die Funktion jedes Drucksensors 4 erforderliche Elektronik (Auswerteschaltung 8) auf einem Schaltungsträger 9 des elektronischen Reglers 3 angeordnet ist, welcher gleichzeitig die Schaltkreise zur Betätigung der Drucksteuerventile und ggf. auch die Schaltkreise zur Betätigung eines am Ventilblock 1 angebrachten Pumpenmotors aufweist. Hierdurch lassen sich äußerst kompakt beispielsweise auf einer einzigen Leiterplatte sämtliche vorgenannten Schaltkreise anordnen, so daß eine verblüffend einfache Funktionsüberprüfung sämtlicher genannter Schaltkreise möglich ist. Im Fall eines Fehlers braucht lediglich die äußerst kostengünstige Leiterplatte (Schaltungsträger 9) ausgetauscht zu werden. Ebenso einfach läßt sich bei einem Defekt der Druckmeßzelle 4' ein kostengünstiger Austausch des rahmenförmigen Gehäuses 6 realisieren, in dem die Druckmeßzelle 4' eingespritzt ist. Bezugszeichenliste 1 Ventilblock
2 Druckregelvorrichtung
3 Regler
4 Drucksensor
4' Druckmeßzelle
5 Druckleitung
6 Gehäuse
7 Steg
8 Auswerteschaltung
9 Schaltungsträger
10 Rechenwerk
11 Leiter
12 Haltemittel
12' Haltemittel
13 Zuführung
14 Dichtung
15 Stopfen
16 Befestigungsmittel
17 Kühlplatte
18 Dichtfläche
19 Rand

Claims

1. Elektrohydraulische Druckregelvorrichtung (2), welche aus einem Ventilblock (1) und einem einen Schaltungsträger (9) aufweisenden elektronischen Regler (3) besteht, wobei der Ventilblock (1) und der Regler (3) zu einer kompakten baulichen Einheit zusammengefügt sind, mit mindestens einem innerhalb der baulichen Einheit angeordneten Drucksensor (4) zur Erfassung des in einer Druckleitung (5) des Ventilblocks (1) anstehenden Drucks eines Hydraulikfluids, wobei der Drucksensor (4) in einem Gehäuse (6) des elektronischen Reglers (3) angeordnet ist und eine Druckmeßzelle (4') aufweist, die zur Verarbeitung von Druckmeßsignalen des Drucksensors (4) mit einer elektronischen Auswerteschaltung (8) verbunden ist, sowie mit wenigstens einem im Ventilblock (1) angeordneten Druckregelventil, das zur elektromagnetischen Betätigung mit dem Schaltungsträger (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Drucksensor (4) vorgesehene Auswerteschaltung (8) auf dem für die elektromagnetische Betätigung des Druckregelventils vorgesehenen Schaltungsträger (9) angeordnet ist.

2. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (6) des elektronischen Reglers (3) mehrere Drucksensoren (4) angeordnet sind.

3. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßzelle (4') mit der Auswerteschaltung (8) mittels flexibler Leiter (11) verbunden ist.

4. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßzelle (4') mit dem Gehäuse (6) des elektronischen Reglers (3) direkt und/oder über Haltemittel (12, 12') verbunden ist, wobei die Verbindung insbesondere durch Umspritzen aus einem Kunststoff des Gehäuses (6) hergestellt ist.

5. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auswerteschaltungen (8) mehrerer Drucksensoren (4) zu einem integrierten Schaltkreis auf dem für das Druckregelventil vorgesehenen Schaltungsträger (9) zusammengefaßt sind.

6. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal der Auswerteschaltung (8) einem Rechenwerk (10) zugeleitet wird.

7. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensormeßzelle (4') und/oder ein am Drucksensor (4) angefügtes kraft- und/oder formschlüssiges Haltemittel (12) an einen mit dem Gehäuse (6) verbundenen Steg (7) angefügt ist.

8. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine rohrförmige Zuführung (13) ein oder mehrere in einem Steg (7) des Gehäuses (6) kraft- und/oder formschlüssig geführte Haltemittel (12) mit der Druckmeßzelle (4') verbunden sind.

9. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel (12) mit dem Steg (7) durch Umspritzen mit einem Kunststoff, der gleichzeitig das Gehäuse (6) bildet, verbunden sind.

10. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Leiter (11) Kontaktfedern, Flexfolien, Drähte oder Bonddrähte sind.

11. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (4) mit einer rohrförmigen Zuführung (13) für das Hydraulikfluid verbunden ist, wobei die Zuführung (13) in eine Druckleitung (5) des Ventilblocks (1) gerichtet ist, die vorzugsweise mit dem Druckregelventil verbunden ist.

12. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Zuführung (13) und/oder das Haltemittel (12) über eine Dichtung (14, 15), welche ringförmig (14) oder stopfenförmig (15) ist, eine druckdichte Verbindung mit dem Ventilblock (1) herstellt.