DE102009051406A1

DE102009051406A1 - Device for sensor-related determination of a pressure difference in a pressure-flow-through working line

Info

Publication number: DE102009051406A1
Application number: DE102009051406A
Authority: DE
Inventors: Janos Toth; Michael Muser; Kornél Kantor
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-05
Also published as: RU2012122165A; WO2011050983A1; EP2493705B1; RU2545177C2; CN102596598A; CN102596598B; EP2493705A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung einer zwischen einer ersten Stelle (5a) und einer in Strömungsrichtung beabstandet hierzu angeordneten zweiten Stelle (5b) auftretenden Druckdifferenz im Bereich einer in einer druckluftdurchströmten Arbeitsleitung (2) eingefügten Drossel (4), wobei der Druck an der ersten Stelle (5a) in Strömungsrichtung vor und an der zweiten Stelle (5b) in Strömungsrichtung nach der Drossel (4) abgezweigt wird, um die Druckdifferenz über der Drossel (4) beidseits einer hierzu parallel geschalteten Druckwaageeinheit (6; 6') zuzuführen, welche im Zusammenwirken mit einer elektrischen Schaltereinheit (10; 10') einer übergeordneten Steuereinheit (11) ein binäres Be- oder Entlüftungssignal meldet, falls die Druckwaageeinheit (6; 6') eine signifikante positive bzw. negative Druckdifferenz über der Drossel (4) detektiert.The invention relates to a device for sensor technology determination of a pressure difference occurring between a first point (5a) and a second point (5b) arranged at a distance from it in the flow direction in the region of a throttle (4) inserted in a working line (2) through which compressed air flows, the pressure being on the first point (5a) in the flow direction and at the second point (5b) in the flow direction after the throttle (4) is branched off in order to supply the pressure difference across the throttle (4) on both sides to a pressure compensator unit (6; 6 ') connected in parallel which, in cooperation with an electrical switch unit (10; 10 '), reports a binary control or ventilation signal to a higher-level control unit (11) if the pressure compensator unit (6; 6') has a significant positive or negative pressure difference across the throttle (4) detected.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung einer zwischen einer ersten Stelle und einer in Strömungsrichtung beabstandet hierzu angeordneten zweiten Stelle auftretenden Druckdifferenz im Bereich einer in einer druckluftdurchströmten Arbeitsleitung eingefügten Drossel.The present invention relates to a device for sensor-related determination of a pressure difference occurring between a first point and a second point arranged spaced therefrom in the flow direction in the region of a throttle inserted in a compressed-air-flowed working line.

Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf fluidtechnische Anwendungsfälle, bei denen das Vorhandensein einer Druckmittelströmung in einer Leitung sowie deren Richtung festgestellt werden soll, um diese Informationen in einer übergeordneten Steuereinheit signalzuverarbeiten. Mögliche Anwendungsfälle sind beispielsweise Reifendrucküberwachungseinrichtungen, bei denen die Druckbeaufschlagung mindestens eines luftgefederten Reifens eines Kraftfahrzeuges gesteuert wird. Hierbei benötigt die übergeordnete Steuerung eine sensortechnisch zu ermittelnde Information über den aktuellen Druck der angeschlossenen luftgefederten Reifen. Es sind jedoch auch anderen Anwendungsfälle denkbar, beispielsweise bei pneumatischen Türbetätigungsanlagen oder im Bereich der Verbrennungsmotorentechnik.The field of application of the present invention extends to fluid-technical applications in which the presence of a flow of pressure medium in a line and the direction thereof are to be detected in order to signal-process this information in a superordinate control unit. Possible applications are, for example, tire pressure monitoring devices in which the pressurization of at least one air-sprung tire of a motor vehicle is controlled. In this case, the higher-level control needs information about the current pressure of the connected air-sprung tires to be determined by sensor technology. However, other applications are conceivable, for example in pneumatic door actuation systems or in the field of internal combustion engine technology.

Aus der EP 0 003 188 A1 geht eine technische Lösung zur Ermittlung einer Druckdifferenz im Bereich einer in einer druckmittelführenden Arbeitsleitung eingefügten Drossel hervor. Die Arbeitsleitung führt hier Verbrennungsluft, deren Zufuhr gesteuert werden soll. Das Vorhandensein einer Luftströmung durch die Arbeitsleitung wird durch deren Anzapfen an zwei beabstandet zueinander angeordneten Stellen ermittelt. Im Bereich einer eine Drosselwirkung hervorrufenden Engstelle sowie in Strömungsrichtung gesehen vor dieser Engstelle wird der dort herrschende Druck beidseits einer in einem geschlossenen Gehäuse untergebrachten Elastomermembran zugeführt. Dabei lässt sich eine untere Anschlagstellung durch eine Einstellschraube justieren. Über einen Hebelmechanismus wird die sich je nach Druckdifferenz zwischen beiden Stellen ergebende Position der Elastomermembran abgegriffen. Über die aktuelle Position der Elastomermembran lassen sich somit Rückschlüsse über die herrschende Druckdifferenz im Bereich der Drossel ziehen.From the EP 0 003 188 A1 is a technical solution for determining a pressure difference in the range of inserted in a pressure medium-carrying working line throttle. The working line leads here combustion air whose supply is to be controlled. The presence of an air flow through the working line is determined by its tapping at two spaced locations. In the region of a throttling effect causing constriction and in the flow direction before this bottleneck of the pressure prevailing there is supplied on both sides of an accommodated in a closed housing elastomeric membrane. In this case, a lower stop position can be adjusted by an adjusting screw. About a lever mechanism which is tapped depending on the pressure difference between two locations resulting position of the elastomeric membrane. About the current position of the elastomeric membrane can thus draw conclusions about the prevailing pressure difference in the throttle.

Die DE 2 318 973 A1 offenbart eine andere Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung einer Druckdifferenz, bei welcher diese Druckdifferenz zu beiden Seiten eines Kolbens nach Größe und Vorzeichen zur Gewinnung von Schaltsignalen für eine übergeordnete Steuerung herangezogen wird. Der Kolben ist axial verschiebbar in einem Gehäuse angeordnet, das beidseits des gegen Federkräfte längs verschieblich gelagerten Kolbens je eine mit einem Druckmittelanschluss versehene Druckkammer bildet. Der Kolben ist für seine beiden Verschiebrichtungen zwei Federanordnungen zugeordnet, die sich mit ihren einander abkehrenden ersten Enden dauernd auf Anschlägen am Gehäuse und mit ihren zweiten Enden an auf das Bauteil aufgezogene Anschlagscheiben aufstützen. Die den Anschlagscheiben der jeweiligen Feder abgekehrten Stirnflächen sind je nach Anlage an dem Kolben und an dem Gehäuse derart zugeordnet, dass in einer von den Endstellungen abweichenden neutralen Stellung des Kolbens beide Anschlagscheiben auf den zugeordneten Anlagen an Kolben und Gehäuse aufliegen, während bei Verschiebungen des Kolbens die in Richtung der jeweiligen Verschiebung vorhandene Anschlagscheibe nur auf der zugeordneten Anlage am Kolben, dagegen die in Richtung der jeweiligen Verschiebung hintere Anschlagscheibe nur auf der zugeordneten Anlage am Gehäuse aufliegt. Der Kolben ist mit Mitteln zur von seiner Stellung abhängigen Betätigung von elektrischen Schaltmitteln versehen. Als elektrische Schaltmittel sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Tippschalter vorgesehen, deren wechselseitige Betätigung über einen Mitnehmerarm erfolgt, der mechanisch mit dem Kolben des Differenzdrucksensors verbunden ist.The DE 2 318 973 A1 discloses another device for sensor-related determination of a pressure difference, in which this pressure difference is used on both sides of a piston according to size and sign to obtain switching signals for a higher-level control. The piston is arranged to be axially displaceable in a housing which forms a pressure chamber provided with a pressure medium connection on both sides of the piston displaceably mounted longitudinally against spring forces. The piston is assigned for its two Verschiebrichtungen two spring arrangements, which are supported with their abutting first ends permanently on stops on the housing and with their second ends on the component mounted stop discs. The abutment discs of the respective spring averted end faces are assigned depending on the system on the piston and the housing such that rest in a deviating from the end positions neutral position of the piston both stop discs on the associated systems on the piston and housing, while displacements of the piston the existing in the direction of the respective stop disc only on the associated system on the piston, however, the rear in the direction of the respective displacement stop disc rests only on the associated system on the housing. The piston is provided with means for the position-dependent actuation of electrical switching means. As an electrical switching means two oppositely arranged tip switch are provided, the mutual actuation takes place via a Mitnehmerarm, which is mechanically connected to the piston of the differential pressure sensor.

Nachteilhaft bei diesem Stand der Technik ist die recht hohe Anzahl von Bauelementen, verursacht durch die Anschlagscheiben, Druckfedern, Dichtungen und dergleichen.A disadvantage of this prior art is the rather high number of components caused by the stop discs, compression springs, seals and the like.

Aus der DE 42 26 941 A1 geht eine andere technische Lösung für einen Differenzdruckschalter hervor, bei der die vorstehend geschilderte Problematik dadurch gelöst wird, dass wenige funktionsintegrierte Bauteile mit einem berührungslos arbeitenden Schalter kombiniert werden. In einem quaderförmigen Gehäuse, in dem ein einseitig eingespanntes Band angeordnet ist, hängt die Position des freien Endes dieses Bandes von einem Differenzdruck ab. Die zu vergleichenden Druckquellen münden auf den gegenüberliegenden zu dem Band parallelen Wandungen des Gehäuses. Mit Hilfe eines berührungslosen Sensors wird die Bewegung oder Position des freien Endes des Bandes in entsprechend elektrische Signale umgesetzt. Wenn das Band als ein Metallband ausgeführt ist, kann der Sensor nach Art eines induktiven Sensors ausgebildet sein. Ferner wird vorgeschlagen, zumindest das bewegliche Teil des Bandes zu magnetisieren, um eine zuverlässige Messung sicherzustellen.From the DE 42 26 941 A1 is another technical solution for a differential pressure switch, in which the above-described problem is solved in that a few functionally integrated components are combined with a non-contact switch. In a cuboid housing, in which a cantilevered band is arranged, the position of the free end of this band depends on a differential pressure. The pressure sources to be compared open onto the opposite walls of the housing parallel to the band. With the help of a non-contact sensor, the movement or position of the free end of the tape is converted into corresponding electrical signals. If the band is designed as a metal band, the sensor may be designed in the manner of an inductive sensor. It is also proposed to magnetize at least the movable part of the belt to ensure a reliable measurement.

Auch mit dieser technischen Lösung lässt sich ein Differenzdruck messen und in ein Schaltsignal umwandeln. Dieser Differenzdruckschalter wird vorzugsweise in der Fahrwerksregelung, bei der sich in den Schwingungsdämpfern der Druck durch Übergang von zug- auf druckperiodisch ändert, eingesetzt. Nachteilhaft hierbei ist jedoch der recht empfindliche Aufbau, der den Einsatzumfang dieser technischen Lösung beschränkt.Even with this technical solution, a differential pressure can be measured and converted into a switching signal. This differential pressure switch is preferably used in the chassis control, in which the pressure changes in the vibration dampers by transition from tensile to pressure periodically. The disadvantage here, however, is the right Sensitive design that limits the scope of this technical solution.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung eines Differenzdrucks zu schaffen, die mit einfachen Bauteilen robust aufgebaut ist und stets zuverlässige Messwerte liefert.It is therefore an object of the present invention to provide a device for sensor-related determination of a differential pressure, which is constructed robustly with simple components and always delivers reliable measured values.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a device according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Druck an der ersten Stelle in Strömungsrichtung vor und an der zweiten Stelle in Strömungsrichtung – nicht bei sondern – nach der Drossel abgezweigt wird, um die Druckdifferenz über der in der Arbeitsleitung integrierten Drossel beidseits einer hierzu parallel geschalteten Druckwaageeinheit zuzuführen. Die Druckwaageeinheit meldet im Zusammenwirken mit einer elektrischen Schaltereinheit einer übergeordneten Steuereinheit ein binäres Be- oder Entlüftungssignal, falls die Druckwaageeinheit eine signifikante positive bzw. negative Druckdifferenz über der Drossel detektiert, die im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung insoweit als eine Art Messdrossel dient.The invention includes the technical teaching that the pressure at the first point in the flow direction before and at the second point in the flow direction - not at but - is branched off after the throttle to the pressure difference across the integrated throttle in the working line on both sides of a parallel thereto fed switched pressure balance unit. The pressure compensator unit reports in cooperation with an electrical switch unit of a higher-level control unit a binary ventilation signal, if the pressure compensator unit detects a significant positive or negative pressure difference across the throttle, which serves as a kind of measuring throttle in the context of the device according to the invention.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich die spezielle Nebeneinanderordnung von Messdrossel zu Druckwaageeinheit zu elektrischer Schaltereinheit mit wenigen Bauteilen einfach umsetzen lässt. Dabei wird mit der ersten Paarung von Messdrossel zu Druckwaageeinheit die bestehende Druckdifferenz in einen Stellung umgesetzt. Mit der Paarung Druckwaageeinheit zu elektrischer Schaltereinheit wird der so erzeugte Stellung als Betätigungskraft für die elektrische Schaltereinheit genutzt. Das so ausgehend von einer Druckdifferenz erzeugte elektrische Signal kann zur Einleitung und Beendigung von auf Druckluftströmungen in Arbeitsleitungen basierenden Anwendungsfällen genutzt werden.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the special juxtaposition of measuring throttle to pressure compensator unit to electrical switch unit with few components can be easily implemented. In this case, the existing pressure difference is converted into a position with the first pairing of metering restrictor to pressure compensating unit. With the pairing pressure compensator unit to electrical switch unit of the position thus generated is used as an actuating force for the electrical switch unit. The electrical signal generated in this way on the basis of a pressure difference can be used to initiate and terminate applications based on compressed air flows in working lines.

Die Druckwaageeinheit, welche zur Umsetzung der gemessenen Druckdifferenz in einen Stellweg dient, besteht vorzugsweise aus einem zylindrischen Gehäuse mit endseitigen Druckanschlüssen für den Anschluss mit der ersten bzw. zweiten Stelle vor/nach der Drossel und enthält einen durch die Druckdifferenz axial und bidirektional verstellbaren Waagekolben, der gegenüber der Wandung des Gehäuses dynamisch abgedichtet ist. Zur Positionierung des Waagekolbens in eine als differenzdrucklose Ausgangsstellung definierte Mittelstellung ist der Waagekolben beidseits zweier Federelemente angeordnet, die mit dem dem Waagekolben jeweils angewandten Ende an den Stirnseiten des Gehäuses zur Anlage kommen. Somit werden zwei den Waagekolben gegenüberliegend und gegen Federkräfte beaufschlagbaren Druckkammern geschaffen. Eine solche Druckwaageeinheit ist einfach und robust aufgebaut und besteht aus den vorstehend erwähnten wenigen Einzelbauteilen.The pressure compensator, which is used to implement the measured pressure difference in a travel, preferably consists of a cylindrical housing with end pressure connections for connection to the first and second position before / after the throttle and contains a by the pressure difference axially and bidirectionally adjustable balance piston, which is dynamically sealed against the wall of the housing. For positioning the balance piston in a center differential position defined as differential pressure-free starting position, the balance piston is arranged on both sides of two spring elements, which come into abutment with the end respectively applied to the balance piston on the front sides of the housing. Thus, two opposite the balance piston and acted upon by spring forces pressure chambers are created. Such a pressure balance unit is simple and robust and consists of the above-mentioned few individual components.

Das Zusammenwirken dieser Druckwaageeinheit mit der ihr zugeordneten elektrischen Schalteeinheit erfolgt vorzugsweise nach den beiden nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen:
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass magnetische Koppelmittel zum Einsatz kommen. Als magnetisches Koppelmittel wirkt dabei vorzugsweise ein im Waagekolben integrierter Permanentmagnet mit der als induktiver Reedschalter ausgebildeten Schaltereinheit zusammen. Dabei kann der Waagekolben auch gänzlich aus Permanentmagnetmaterial bestehen. Diese magnetischen Kuppelmittel ermöglichen ein berührungsloses Betätigen der elektrischen Schaltereinheit, welche eine druckdichte Unterbringung der Bauteile der Druckwaageeinheit innerhalb eines vollkommen geschlossenen Gehäuses gestattet. Somit werden Abdichtungsprobleme vermieden und dank der magnetischen Koppelmittel lässt sich die Vorrichtung insgesamt recht kompaktbauend realisieren.The interaction of this pressure compensating unit with its associated electrical switching unit is preferably carried out according to the two preferred embodiments described below:
According to a first embodiment, it is proposed that magnetic coupling means are used. As magnetic coupling means, a permanent magnet integrated in the balance piston preferably interacts with the switch unit designed as an inductive reed switch. In this case, the balance piston can also consist entirely of permanent magnet material. These magnetic coupling means enable non-contact operation of the electrical switch unit, which allows a pressure-tight housing of the components of the pressure balance unit within a completely closed housing. Thus, sealing problems are avoided and thanks to the magnetic coupling means, the device can be realized quite compact overall.

Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Druckwaageeinheit über mechanische Koppelmittel mit der elektrischen Schaltereinheit zusammenwirkt. Als geeignetes mechanisches Koppelmittel kann dabei ein den Waagekolben mit der Schaltereinheit verbindender Betätigungsstößel vorgesehen werden, der sich quer zur Bewegungsachse des Waagekolbens in Richtung elektrischer Schaltereinheit erstreckt. Der Betätigungsstößel kann dabei entweder Bestandteil des Waagekolbens sein oder Bestandteil der Schaltereinheit. Letzterenfalls lässt sich die elektrische Schaltereinheit als herkömmlicher mehrpoliger Kipphebelschalter ausbilden, der als Standardbauteil zur Verfügung steht.According to the second preferred embodiment, it is proposed that the pressure compensating unit interact with the electrical switch unit via mechanical coupling means. As a suitable mechanical coupling means while the balance piston connecting to the switch unit actuating tappet can be provided, which extends transversely to the axis of movement of the balance piston in the direction of electrical switch unit. The actuating plunger can either be part of the balance piston or part of the switch unit. In the latter case, the electrical switch unit can be formed as a conventional multi-pole toggle switch, which is available as a standard component.

Gemäß einer die Betätigung einer als Kipphebelschalter ausgebildeten elektrischen Schaltereinheit verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Waagekolben zwischen zwei Elastomermembranen angeordnet ist, die je einen Druckraum begrenzen, welcher mit der ersten bzw. zweiten Stelle der Drossel verbunden ist. Das distale Ende des Betätigungsstößels wirkt dabei mit einer radialen Ausnehmung am Waagekolben zur Schalterbetätigung zusammen. Dank der beiden den Waagekolben einschließenden Elastomermembranen steht der mit dem Betätigungsstößel und dem elektrischen Schalter zusammenwirkende Übergangsbereich nicht unter Druck, so dass keine weiteren Dichtungsmaßnahmen getroffen werden müssen. Das Elastomermaterial der Elastomermembranen ist so dick ausgeführt, dass sich im Falle eines Druckgleichgewichts, also bei nicht vorhandender Druckdifferenz, die neutrale Mittelstellung einstellt, ohne dass zusätzliche Federelemente benötigt werden.According to an operation of a measure designed as a toggle switch electrical switch unit improving measure is proposed that the balance piston is disposed between two elastomeric membranes, each delimiting a pressure chamber, which is connected to the first and second position of the throttle. The distal end of the actuating plunger acts together with a radial recess on the balance piston for switch actuation. Thanks to the two elastomeric diaphragms enclosing the balance piston, the transition area cooperating with the actuating plunger and the electrical switch is not under pressure, so that no further sealing measures must be taken. The elastomeric material of the elastomeric membranes is made so thick that, in the case of a pressure equilibrium, ie in the absence of pressure difference, the neutral center position is established without the need for additional spring elements.

Vorzugsweise ist die elektrische Schaltereinheit im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit drei Schaltstellungen ausgestattet und signalisiert der übergeordneten – vorzugsweise elektronischen – Steuereinheit in der besagten Mittelstellung des Waagekolbens keinen Druckbedarf.In the context of the present invention, the electrical switch unit is preferably equipped with three switch positions and signals the superordinate-preferably electronic-control unit in the said middle position of the balance piston no pressure requirement.

Wird dagegen eine der Endanschlagstellungen des Waagekolbens, linksseitig oder rechtsseitig, angenommen, so lässt sich hierdurch ein Belüftungsbedarf bzw. Entlüftungsbedarf signalisieren. Hierdurch lässt sich eine 3/n-Ventilfunktion umsetzen. Eine 2/2-Ventilfunktion kann aus der Summe der vorhandenen Möglichkeiten dadurch realisiert werden, dass lediglich die neutrale Mittelstellung als Abschlussstellung und der Belüftungsbedarf oder Entlüftungsbedarf signalisiert wird.If, on the other hand, one of the end stop positions of the balance piston, on the left or the right side, is assumed, this can be used to indicate a ventilation requirement or ventilation requirement. As a result, a 3 / n-valve function can be implemented. A 2/2-valve function can be realized from the sum of the available possibilities by signaling only the neutral middle position as the final position and the ventilation demand or ventilation requirement.

Gemäß eines bevorzugten Anwendungsfalls ist die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung eines Differenzdruckes ausgestattete Arbeitsleitung eingangsseitig von einem elektropneumatischen Ventil mit Druckluft beaufschlagbar, um endseitig einen vorzugsweise geschlossenen Behälter zu befüllen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermittelt hierbei, ob Druckluft in den Behälter strömt und wann sich ein Strömungsausgleich einstellt und meldet ein dementsprechendes elektrisches Signal an die übergeordnete Steuereinheit weiter, die wiederum das Steuerventil ansteuert. Der elektronischen Steuereinheit kann ein gewünschtes Drucklevel manuell oder automatisch vorgegeben bekommen. Dieses Einsatzbeispiel lässt sich bei der Befüllung luftgefederter Reifen eines Kraftfahrzeuges, der Befüllung kesselartiger Druckluftspeicherbehälter und dergleichen anwenden.According to a preferred application, the working line equipped with the device according to the invention for sensor-related determination of a differential pressure can be acted upon by an electropneumatic valve with compressed air on the input side in order to fill a preferably closed container at the end. In this case, the device according to the invention determines whether compressed air flows into the container and when a flow compensation occurs and reports a corresponding electrical signal to the higher-order control unit, which in turn controls the control valve. The electronic control unit can be given a desired pressure level manually or automatically. This example of application can be used when filling air-sprung tires of a motor vehicle, the filling of boiler-like compressed air storage tanks and the like.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of two preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 eine schaltbildartige Darstellung einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Differenzdrucks in einer ersten Ausführungsform, und 1 a circuit-like representation of a device for determining a differential pressure in a first embodiment, and

2 eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Differenzdrucks in einer zweiten Ausführungsform. 2 a device for determining a differential pressure in a second embodiment.

Gemäß 1 fließt ausgehend von einem – hier nur schematisch angedeuteten – elektropneumatischen Steuerventil 1 eine Druckluftströmung durch eine Arbeitsleitung 2 in einem – ebenfalls nur schematisch angedeuteten – geschlossenen Behälter 3, der mit der Druckluft zu befüllen ist. In die Arbeitsleitung 2 ist eine den wirksamen Strömungsquerschnitt verengende Drossel 4 eingefügt. An einer ersten Stelle 5a vor der Drossel 4 sowie einer zweiten Stelle 5b nach der Drossel 4 steht bei der Durchströmung der Arbeitsleitung 2 mit Druckluft ein unterschiedlich hoher Druck an. Eine parallel zur Drossel 4 geschaltete Druckwaageeinheit 6 ermittelt die aus den unterschiedlichen Drücken an der ersten Stelle 5a und der zweiten Stelle 5b resultierende Druckdifferenz, in dem die besagten Drücke von der Arbeitsleitung 2 abgezweigt werden.According to 1 flows from a - here only schematically indicated - electropneumatic control valve 1 a compressed air flow through a working line 2 in a - also schematically indicated - closed container 3 which is to be filled with the compressed air. In the work management 2 is a choke narrowing the effective flow area 4 inserted. At a first place 5a in front of the throttle 4 and a second job 5b after the throttle 4 is at the flow through the working line 2 with compressed air to a different high pressure. A parallel to the throttle 4 switched pressure balance unit 6 determines the from the different pressures in the first place 5a and the second place 5b resulting pressure difference, in which said pressures from the working line 2 be diverted.

Die Druckwaageeinheit 6 besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 7 mit je stirnflächenseitigen Druckanschlüssen für den Anschluss mit der ersten und zweiten Stelle 5a und 5b der Arbeitsleitung 2. Innerhalb des Gehäuses 7 ist mittig ein axial bidirektional verstellbarer Waagekolben 8 integriert. Der Waagekolben 8 ist durch Beaufschlagung zweier gegensinnig hierauf einwirkender Federelemente 9a und 9b im differenzdrucklosen Ausgangszustand in der gezeigten Mittelstellung.The pressure balance unit 6 consists essentially of a cylindrical housing 7 with each end face side pressure connections for connection to the first and second location 5a and 5b the work management 2 , Inside the case 7 is in the middle an axially bidirectionally adjustable balance piston 8th integrated. The balance piston 8th is by applying two opposing acting on this spring elements 9a and 9b in the differential pressure-free initial state in the middle position shown.

Die Druckwaageeinheit 6 wirkt über diese Ausführungsform über magnetische Koppelmittel mit einer ortsnah hierzu positionierten elektrischen Schaltereinheit 10 zusammen. Als magnetisches Koppelmittel besteht der Waagekolben 8 hier aus einem Permanentmagneten, wogegen die hiermit zusammenwirkende elektrische Schaltereinheit 10 als induktiver Reedschalter ausgebildet ist. Detektiert die Druckwaageeinheit 6 je nach Durchströmungsrichtung der Arbeitsleitung 2 eine signifikante positive bzw. negative Druckdifferenz über der Drossel 4, so lässt sich dieses sensortechnisch ermittelte Ereignis über die elektrische Schaltereinheit 10 an eine übergeordnete Steuereinheit 11 melden, die in Abhängigkeit vorgegebener Steuerwerte und des ermittelten Druckdifferenzwertes das elektropneumatische Steuerventil 1 ansteuert.The pressure balance unit 6 acts via this embodiment via magnetic coupling means with a local near this electrical switch unit 10 together. As a magnetic coupling means of the balance piston 8th here from a permanent magnet, whereas the hereby cooperating electrical switch unit 10 is designed as an inductive reed switch. Detects the pressure balance unit 6 depending on the direction of flow of the working line 2 a significant positive or negative pressure difference across the throttle 4 , so this sensor-detected event can be via the electrical switch unit 10 to a higher-level control unit 11 report, in dependence on predetermined control values and the determined pressure difference value, the electropneumatic control valve 1 controls.

Wenn nach Öffnen des elektropneumatischen Steuerventils 1 Druckluft solange in den angeschlossenen Behälter 3 strömt, bis dieser vollständig gefüllt ist, lässt sich über die Drossel 4 schließlich keine Druckdifferenz mehr feststellen, so dass die elektronische Steuereinheit 11 anschließend das elektropneumatische Ventil 1 von der geöffneten in die geschlossene Stellung bringen kann.If after opening the electro-pneumatic control valve 1 Compressed air in the connected container 3 flows until it is completely filled, can be via the throttle 4 Finally, no pressure difference more, so that the electronic control unit 11 then the electropneumatic valve 1 from the open to the closed position.

Nach der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ist ein Waagekolben 8' zwischen zwei Elastomermembranen 12a und 12b angeordnet, die je einen Druckraum 13a bzw. 13b begrenzen, welcher mit der – nicht dargestellten – ersten bzw. zweiten Stelle der Arbeitsleitung verbunden ist, analog zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.After the in 2 illustrated second embodiment is a balance piston 8th' between two elastomeric membranes 12a and 12b arranged, each with a pressure chamber 13a respectively. 13b limit, which with the - not shown - first or second point of the working line is connected, analogous to the embodiment described above.

Zur Betätigung einer dem Waagekolben 8' zugeordneten elektrischen Schaltereinheit 10' dient ein mechanisches Koppelmittel, das als Betätigungsstößel 14 mit einer korrespondierenden radialen Ausnehmung 15 am Waagekolben 8' zum Eingriff kommt. Die aufgrund der Druckdifferenz erzeugte Axialbewegung des Waagekolbens 8' führt somit zu einem kippenden Schalten des Betätigungsstößels 14 der elektrischen Schalteinheit 10' zu dem bereits in Verbindung mit der vorstehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform genannten Zweck.To operate a balance piston 8th' associated electrical switch unit 10 ' serves a mechanical coupling means acting as an actuating tappet 14 with a corresponding radial recess 15 on the balance piston 8th' comes to the intervention. The axial movement of the balance piston generated due to the pressure difference 8th' thus leads to a tilting switching of the actuating plunger 14 the electrical switching unit 10 ' to the purpose already mentioned in connection with the above description of the first embodiment.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur sensortechnischen Ermittlung einer Druckdifferenz zu einem anderen Zweck als zum Druckbeaufschlagen eines geschlossenen Behälters zu verwenden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung im Zusammenhang mit einer Reifendrucküberwachungseinrichtung für luftgefederte Reifen eines Kraftfahrzeuges.The invention is not limited to the two preferred embodiments described above. On the contrary, modifications are conceivable which are included in the scope of protection of the following claims. For example, it is also possible to use the device according to the invention for sensor-related determination of a pressure difference for a purpose other than for pressurizing a closed container. Particularly advantageous is the use in connection with a tire pressure monitoring device for air-sprung tires of a motor vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: elektropneumatisches Ventilelectro-pneumatic valve
22: Arbeitsleitungworking line
33: Behältercontainer
44: Drosselthrottle
55: StelleJob
66: DruckwaageeinheitPressure compensator unit
77: Gehäusecasing
88th: Waagekolbencompensator piston
99: Federelementspring element
1010: elektrische Schalteeinheitelectrical switching unit
1111: Steuereinheitcontrol unit
1212: Elastomermembranelastomeric membrane
1313: Druckraumpressure chamber
1414: Betätigungsstößelactuating ram
1515: Ausnehmungrecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0003188 A1 [0003]
DE 2318973 A1 [0004]
DE 4226941 A1 [0006]

Claims

Device for detecting a sensor between a first body ( 5a ) and a second point spaced therefrom in the flow direction ( 5b ) occurring pressure difference in the range of a working air flow in a working line ( 2 ) inserted throttle ( 4 ), characterized in that the pressure at the first location ( 5a ) in the flow direction before and at the second position ( 5b ) in the flow direction after the throttle ( 4 ) is diverted to the pressure difference across the throttle ( 4 ) on both sides of a parallel thereto pressure compensator unit ( 6 ; 6 ' ), which in cooperation with an electrical switch unit ( 10 ; 10 ' ) of a higher-level control unit ( 11 ) reports a binary ventilation signal if the pressure compensator ( 6 ; 6 ' ) a significant positive or negative pressure difference across the throttle ( 4 ) detected.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure compensating unit ( 6 ; 6 ' ) for determining the positive or negative pressure difference from a cylindrical housing ( 7 ) with frontal pressure ports for connection to the first and second locations ( 5a . 5b ) of the management ( 2 ), which has an axially bidirectionally adjustable by the pressure difference balance piston ( 8th ) for positioning in a middle position as a differential pressure-free initial position on both sides of two spring elements ( 9a . 9b ) is arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the interaction of the electrical switch unit ( 10 ; 10 ' ) with the pressure compensator ( 6 ; 6 ' ) takes place by mechanical or magnetic coupling agent.

Apparatus according to claim 3, characterized in that as magnetic coupling means a balance piston ( 8th ) forming permanent magnet with the trained as an inductive reed switch switch unit ( 10 ) cooperates.

Apparatus according to claim 3, characterized in that as a mechanical coupling means a balance piston ( 8th' ) with the switch unit ( 10 ' ) connecting actuating tappet ( 14 ) is provided.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the balance piston ( 8th' ) for tilting switching of the actuating tappet ( 14 ) of the switch unit ( 10 ' ) between two elastomeric membranes ( 12a ; 12b ) is arranged, each having a pressure chamber ( 13a ; 13b ), which with the first or second digit ( 5a ; 5b ) of the management ( 2 ) connected is.

Device according to claim 1, characterized in that the distal end of the actuating tappet ( 14 ) of the electrical switch unit ( 10 ' ) in a corresponding radial recess ( 15 ) on the balance piston ( 8th' ) comes into engagement.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical switch unit ( 10 ; 10 ' ) has three switching positions and the control unit ( 11 ) in one of the middle position of the balance piston ( 8th ; 8th' ) corresponding mid-position signaled no pressure requirement, whereas the both sides of this existing Endanschlagstellungen sing a ventilation need or ventilation needs singal.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the working line ( 2 ) from an electropneumatic control valve ( 1 ) starting at least one closed container ( 3 ) pressurized.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the closed container ( 3 ) is formed by an air-sprung tire of a motor vehicle or a boiler-like compressed air storage tank.