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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen von Drücken von fluiden Medien, wie beispielsweise Gasen und Flüssigkeiten, bekannt. Die Messgröße Druck ist eine in Gasen und Flüssigkeiten auftretende, allseits wirkende, nicht gerichtete Kraftwirkung. Zur Messung der Drücke gibt es dynamisch und statisch wirkende Messwertaufnehmer bzw. Sensoren. Dynamisch wirkende Drucksensoren dienen nur zur Messung von Druckschwingungen in gasförmigen oder flüssigen Medien. Die Druckmessung kann beispielsweise direkt, über Membranverformung oder durch einen Kraftsensor erfolgen. Insbesondere zur Messung sehr hoher Drücke wäre es grundsätzlich möglich, einen elektrischen Widerstand dem Medium auszusetzen, denn viele bekannte elektrische Widerstände zeigen eine Druckabhängigkeit. Dabei gestalten sich jedoch die Unterdrückung der gleichzeitigen Abhängigkeit der Widerstände von der Temperatur und die druckdichte Durchführung der elektrischen Anschlüsse aus dem Druckmedium heraus als schwierig.
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Eine weit verbreitete Methode der Druckerfassung verwendet daher zur Signalgewinnung zunächst eine dünne Membran als mechanische Zwischenstufe, die einseitig dem Druck ausgesetzt ist und sich unter dessen Einfluss durchbiegt. Sie kann in weiten Grenzen nach Dicke und Durchmesser dem jeweiligen Druckbereich angepasst werden. Niedrige Druckmessbereiche führen zu vergleichsweise großen Membranen mit Durchbiegungen, die im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm liegen können. Hohe Drücke erfordern jedoch dickere Membranen geringen Durchmessers, die sich meist nur wenige Mikrometer durchbiegen. Derartige Drucksensoren sind beispielsweise in Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 80–82 und Seiten 134–136 beschrieben.
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Um die Drucksensoren in oder an dem Messraum anzubringen, weisen diese üblicherweise einen Druckanschluss auf. Der Druckanschluss kann beispielsweise als Gewindestutzen ausgeführt sein und in eine Wand eines Messraums eingeschraubt werden. Der eigentliche Messwertaufnehmer bzw. das eigentliche Sensorelement ist entweder direkt oder indirekt über einen Zwischenträger an einem Gehäusesockel angeordnet. Der Gehäusesockel ist entweder integral bzw. einstückig mit dem Druckanschluss ausgebildet, wie beispielsweise in der
DE 01 2009 054 689 A1 offenbart ist, oder der Gehäusesockel und der Druckanschluss sind separate Bauteile, die mittels einer Schweißung dauerhaft miteinander verbunden werden, wie beispielsweise in der
EP 1 518 098 B1 offenbart ist.
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Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Druckanordnungen beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So ist beispielsweise die einstückige Ausbildung von Gehäusesockel und Druckanschluss relativ aufwändig herzustellen. Bei der zweiteiligen Ausbildung muss hingegen in der Regel darauf geachtet werden, dass die verwendeten Materialien miteinander verschweißbar sind. Außerdem muss auf eine sehr exakte Schweißverbindung geachtet werden, da ansonsten die Stabilität der Verbindung abnimmt und diese bei entsprechender Drehmomentübertragung beim Einschrauben in die Wand des Messraums brechen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher eine Drucksensoranordnung vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Drucksensoren zumindest weitgehend vermeidet und die eine einfache und kostengünstige Verbindung zwischen dem Gehäusesockel und dem Druckanschluss ermöglicht. Die Erfindung ist grundsätzlich zum Erfassen eines Drucks an jedem Einsatzort geeignet, insbesondere im Bereich der in einem Kraftfahrzeug zu messenden Drücke, insbesondere der Hochdrücke, wie sie beispielsweise in einem Common Rail vorherrschen.
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Ein Gedanke der Erfindung besteht darin, die in der Regel zum Anbringen und/oder Fixieren der Sensoranordnung an einem Messraum erforderliche Drehmomentübertragung durch eine einfache kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Gehäusesockel zu realisieren.
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Die vorgeschlagene Drucksensoranordnung dient der Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum. Der Druck kann grundsätzlich als Absolutdruck und/oder auch als Differenzdruck erfasst werden. Daneben können bei entsprechender Integration jeweiliger Bauteile ein oder mehrere weitere physikalische und/oder chemische Eigenschaften des fluiden Mediums bestimmt werden, einschließlich beispielsweise einer Temperatur, eines weiteren Drucks, einer Strömungseigenschaft oder einer oder mehrerer anderer Eigenschaften. Bei dem Messraum kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Raum handeln, in welchem das fluide Medium, also ein Gas und/oder eine Flüssigkeit, ruhend oder strömend, aufgenommen ist. Insbesondere kann es sich bei dem Messraum um einen Teil eines Kraftstoffsystems handeln. Die Drucksensoranordnung kann somit insbesondere zur Erfassung eines Kraftstoffdrucks eingesetzt werden oder ausgestaltet sein.
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Die erfindungsgemäße Drucksensoranordnung umfasst ein Sensorgehäuse, mindestens ein Sensorelement, das so in oder an dem Sensorgehäuse angeordnet ist, dass es zum Messen eines Drucks des Mediums dem Medium aussetzbar ist, einen Druckanschluss, mittels dessen die Drucksensoranordnung an oder in dem Messraum anbringbar ist, und einen Gehäusesockel, auf dem das Sensorgehäuse angeordnet ist. Der Gehäusesockel ist mit dem Druckanschluss durch mindestens eine Verbindung verbunden, die ausgewählt ist aus einer kraftschlüssigen Verbindung und einer formschlüssigen Verbindung.
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Der Gehäusesockel kann mit dem Druckanschluss mittels einer Pressverbindung verbunden sein. Die Pressverbindung kann eine radiale Verpressung zu einer Längsachse der Drucksensoranordnung umfassen. Der Druckanschluss kann einen in den Messraum einbringbaren Druckstutzen umfassen. Der Gehäusesockel kann den Druckanschluss in zumindest einem Abschnitt radial umschließen. Die Verbindung kann in dem Abschnitt ausgebildet sein, in welchem der Gehäusesockel den Druckanschluss radial umschließt. Der Druckanschluss kann einen Abschnitt mit einer Rändel aufweisen und der Gehäusesockel kann eine Öffnung aufweisen, deren Rand mit einer Rändel versehen ist, wobei der Abschnitt mit der Rändel des Druckanschlusses in der Öffnung des Gehäusesockels angeordnet ist. Die Rändel kann vollständig in einer Umfangsrichtung des Abschnitts des Druckanschlusses und der Öffnung ausgebildet sein. Die Rändel können Längsrändel sein. Zwischen dem Gehäusesockel und dem Druckanschluss kann eine Dichtung vorgesehen sein. Die Dichtung kann durch eine entsprechende geometrische Ausbildung des Abschnitts mit der Rändel des Druckanschlusses, einen Dichtring und/oder eine Dichtklebung vorgesehen werden. Der Gehäusesockel kann zumindest teilweise in Form eines Sechskants ausgebildet sein. Das Sensorelement kann als Druckmesszelle aus Stahl, insbesondere Edelstahl, ausgebildet sein. In dem Gehäuse kann eine Auswerteschaltung zum Ausgeben eines Signals, das den auf das Sensorelement wirkenden Druck anzeigt, angeordnet sein, wobei die Auswerteschaltung außerhalb des Mediums mediendicht angeordnet ist. Der Druckanschluss kann als Gewindestutzen ausgebildet sein. Der Druckanschluss kann insbesondere mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente in der Wand des Messraums fixierbar sein, beispielsweise mittels mindestens eines Außengewindes, das in ein Innengewinde der Wand des Messraums greift. Auch andere Fixierungen sind jedoch grundsätzlich alternativ oder zusätzlich möglich. Die Fixierung kann insbesondere druckdicht und/oder mediendicht erfolgen.
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Unter einer kraftschlüssigen Verbindung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zu verstehen, die eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraussetzt, d. h. eine Kraft senkrecht zu den Flächen oder mit zumindest einer Komponente senkrecht zu den Flächen. Die gegenseitige Verschiebung der Flächen ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird.
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Unter einer formschlüssigen Verbindung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zu verstehen, bei der einer der Verbindungspartner eine Bewegung des anderen Verbindungspartners in zumindest einer Richtung blockiert. Primär sind nur zwei Bauteile formschlüssig miteinander zu verbinden, was aber oft mit Hilfe eines dritten Teils, dem speziellen Verbindungselement, verwirklicht wird. Beispielsweise ist die Verbindung zweier sich überlappender Blechränder mittels Nieten oder Schrauben als speziellem Verbindungselement zu erwähnen.
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Davon zu unterscheiden sind die stoffschlüssigen Verbindungen. Unter stoffschlüssigen Verbindungen sind Verbindungen zu verstehen, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Als Beispiele sind das Löten, das Schweißen, das Kleben und das Vulkanisieren zu erwähnen. Stoffschlüssige Verbindungen zwischen einem Gehäusesockel und einem Druckanschluss sind bei der vorliegenden Erfindung ausdrücklich nicht vorgesehen und werden vermieden.
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Unter einer Pressverbindung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zweier Teile auf dem Prinzip der konstanten elastischen Vorspannkraft durch Übermaß in den Kontaktflächen von zu verbindenden Teilen zu verstehen. Mittels der in der Verbindung bei deren Montage entstehenden Reibungskraft werden äußere Belastungen übertragen. Diese Reibungskraft wird durch innere Normalkräfte hervorgerufen, die als Folge der elastischen Verformungen der zu verbindenden Teile entstehen und auch als Presskräfte bezeichnet werden können. Auch nach Wegfall einer äußeren Belastung bleiben die inneren Normalkräfte erhalten, so dass die Verbindung auch in diesem Zustand aufrechterhalten bleibt. Die inneren Normalkräfte können beispielsweise durch eine Verformung erzeugt werden, die z.B. mechanisch oder thermisch erzeugt wird, beispielsweise durch einen Pressvorgang oder eine Wahl geeigneter Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Die meisten Materialien dehnen sich aus, wenn sie erhitzt werden. So können zwei Teile, die gekühlt worden sind und so zusammengesetzt wurden, nach dem Annehmen der Raumtemperatur fest zusammenhängen, da sie sich durch das Ausdehnen fest verkeilt haben. Hier spricht man auch vom Kaltdehnen. Wird im Gegensatz dazu einer der Teile erhitzt, bevor er mit einem anderen Teil zusammengesetzt wird, spricht man vom Aufschrumpfen. Pressverbindungen gehören zu den kraftschlüssigen Verbindungen, gehen aber zumeist auch mit einer formschlüssigen Verbindung einher.
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Unter einer Rändel ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein in ein Werkstück eingeprägtes Muster zu verstehen. Beim Rändeln wird zwischen dem spanlosen Rändeldrücken und dem spanenden Rändelfräsen unterschieden. Unter einer Längsrändel ist daher eine Rändel mit achsparallelen Riefen bzw. längsachsparallelen Riefen zu verstehen. Die Längsrändel kann beispielsweise bei einem Bauteil mit einer Achse, wie beispielsweise einer Längsachse, vollständig oder teilweise bzw. abschnittsweise in Umfangsrichtung um die Achse ausgebildet werden. Die Längsrändel kann beispielsweise in Form einer Verzahnung ausgebildet werden. Durch eine Ausbildung der Rändel in Form einer Verzahnung an einem ersten Bauteil kann bei entsprechender Ausbildung der Rändel eines zweiten Bauteils, das mit dem ersten Bauteil zu verbinden ist, im verbundenen Zustand ein Ineinandergreifen ähnlich wie bei Zahnräder realisiert werden. Durch ein solches Ineinandergreifen können beispielsweise Kräfte oder Drehmomente zwischen den Bauteilen mit einem hohen Wirkungsgrad sicher übertragen werden. Die Riefen bzw. die zwischen diesen liegenden Rillen können gleichmäßig oder ungleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sein. Die Riefen können beispielsweise eine Länge, d. h. eine Abmessung in einer achsparallelen bzw. längsachsparallelen Richtung von 2 mm bis 10 mm, bevorzugt von 3 mm bis 8 mm und noch bevorzugter von 5 mm bis 6 mm, aufweisen, beispielsweise 5,5 mm. Die Riefen können beispielsweise eine Höhe, d. h. eine Abmessung in einer radialen Richtung von 0,2 mm bis 4 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 2 mm und noch bevorzugter von 0,5 mm bis 1 mm, aufweisen, beispielsweise 0,75 mm.
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Unter einem Druckstutzen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Ansatz oder Rohrstück mit mindestens einer Bohrung zu verstehen, durch welche das fluide Medium zu dem Sensorelement geleitet werden kann, beispielsweise eine zylindrische Bohrung in einem zylindrischen Stutzen. Der Druckstutzen kann als druckbeständiger Stutzen ausgebildet sein, um beispielsweise durch die in einer Kraftstoffleitung auftretenden Hochdrücke nicht beschädigt zu werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung wird eine einfache und kostengünstige Verbindung zwischen den Fügepartnern Druckanschluss und Gehäusesockel, der zumindest teilweise als Sechskant ausgebildet sein kann, geschaffen. Beide Fügepartner können aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, so dass insbesondere das Material des Druckanschlusses dem jeweiligen Einsatzort oder Kundenwusch angepasst werden kann. Die Verbindung ist bei entsprechender geometrischer Ausbildung, wie beispielsweise in Form von Längsrändeln, sicher bezüglich einer Torsionsbeanspruchung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
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Es zeigen
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1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung und
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2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drucksensoranordnung 10 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Drucksensoranordnung 10 kann beispielsweise zum Erfassen eines Drucks von Kraftstoff in einer Kraftstoffleitung eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Die Drucksensoranordnung 10 umfasst ein Sensorgehäuse 12, einen Druckanschluss 14, einen Gehäusesockel 16 in Form eines Sechskants und ein Sensorelement 18. Eine Leiterplatte 20 mit einer nicht näher gezeigten Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, ein Signal auszugeben, das einen auf das Sensorelement 18 wirkenden Druck anzeigt, ist an dem Gehäusesockel 16 angebracht, beispielsweise mittels einer Klebefolie 22. Der Druckanschluss 14 kann aus Metall sein und kann als zylindrischer Druckstutzen, insbesondere als Gewindestutzen, ausgebildet sein, dessen Zylinderachse mit einer Längsachse 24 der Drucksensoranordnung 10 zusammenfällt. Der Druckanschluss 14 weist an einem Ende eine Öffnung 26 für das zu messende druckbeaufschlagte Medium auf, das sich in einem nicht gezeigten Messraum, wie beispielsweise einer Kraftstoffleitung, befindet. Bei einer Ausführung des Druckanschlusses 14 als Gewindestutzen kann dieser ein Außengewinde aufweisen, das dazu dient, den Druckanschluss 14 an oder in einer Wand des Messraums zu befestigen, wobei das Außengewinde in ein passend geformtes Innengewinde der Wand des Messraums greift. Der Gehäusesockel 16 kann ebenfalls aus Metall sein.
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Das Sensorelement 18 kann mit dem Druckanschluss 14 mittels einer Schweißverbindung verbunden sein. In seinem Inneren weist der Druckstutzen 14 einen sich an die Öffnung 26 anschließenden Kanal 28 (2) auf. Der Kanal 28 erstreckt sich koaxial zu der Zylinderachse des Druckstutzens 14 und der Längsachse 24 der Drucksensoranordnung 10. Durch den Kanal 28 gelangt das Medium von der Öffnung 26 ausgehend zu dem Sensorelement 18. An dem der Öffnung 26 gegenüberliegenden Ende des Druckanschlusses 14 weist der Druckanschluss 14 an seiner Außenseite bzw. seinem Außenumfang einen Abschnitt 30 mit einer Rändel 32 auf. Die Rändel 32 ist in dem Abschnitt 30 insbesondere vollständig in Umfangsrichtung um die Zylinderachse des Druckstutzens 14 bzw. die Längsachse 24 und als Längsrändel ausgebildet, so dass sich ihre Riefen parallel zu der Längsachse 24 erstrecken. Dadurch ist der Abschnitt 30 insgesamt in der Form einer Verzahnung ausgebildet.
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Der Gehäusesockel 16 weist in seiner Mitte eine Öffnung 34 auf, deren Mittelpunkt auf der Längsachse 24 liegen kann und die den Gehäusesockel 16 vollständig in der Richtung der Längsache 24 durchdringen kann. Die Öffnung 34 kann somit als Durchgangsloch ausgebildet sein. Ein Rand 36 der Öffnung 34 weist eine Rändel 38 auf, die als Längsrändel ausgebildet ist und somit als Innenverzahnung ausgebildet ist. Die Rändel 38 des Gehäusesockels 16 ist so ausgebildet, dass sie in die Rändel 32 des Abschnitts 30 an dem Druckanschluss 14 greifen kann und daher zu dieser komplementär ausgebildet ist. Die Rändel 32, 38 können derart realisiert werden, dass die Rändel 32 an dem Druckanschluss 14 über eine Drehbearbeitung geschaffen wird und die Rändel 38 in dem Gehäusesockel 16 durch einen Stanzprozess oder einen Spritzprozess eingebracht wird.
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2 zeigt eine Schnittansicht der Drucksensoranordnung 10 im zusammengebauten Zustand. Wie der Darstellung der 2 zu entnehmen ist, ist der Druckanschluss 14 mit dem Abschnitt 30 in der Öffnung 34 des Gehäusesockels 16 aufgenommen bzw. angeordnet. Der Gehäusesockel 16 umschließt den Druckanschluss 14 somit in dem Abschnitt 30 radial. Der Druckanschluss 14 ist somit mit dem Gehäusesockel 16 folglich in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 24 gesehen formschlüssig verbunden, d.h. der Druckanschluss 14 kann sich in dem verbundenen Zustand nicht in radialer Richtung relativ zu dem Gehäusesockel 16 bewegen. Damit der Gehäusesockel 16 und der Druckanschluss 14 fest verbunden werden, besteht zwischen dem Druckanschluss 14 und dem Gehäusesockel 16 insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung, die als Pressverbindung, insbesondere als Pressverbindung in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 24, vorgesehen ist. Der Gehäusesockel 16 kann auf dem Abschnitt 30 des Druckanschlusses 14 beispielsweise dadurch fixiert werden, dass der Gehäusesockel 16 erwärmt wird und im erwärmten Zustand mit der Öffnung 34 auf den Druckanschluss 14, insbesondere den Abschnitt 30 geschoben wird, und durch Abkühlen, beispielsweise auf Raumtemperatur, die kraftschlüssige Pressverbindung realisiert wird. Selbstverständlich ist es alternativ oder zusätzlich möglich, den Druckanschluss 14 zu kühlen und den Gehäusesockel 16 auf den Abschnitt 30 zu schieben. Aufgrund der Rändel 32 in dem Abschnitt 30 und die Rändel 38 in dem Rand 36 der Öffnung 34 in dem Gehäusesockel 16 wird eine ineinandergreifende Verzahnung gebildet. Somit sind der Gehäusesockel 16 und der Druckanschluss 14 torsionssicher verbunden. Der Druckanschluss 14 und der Gehäusesockel 16 können aus dem gleichen oder unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Wichtig hinsichtlich der Materialwahl für den jeweiligen Einsatzort ist, dass die kraftschlüssige Verbindung durch entsprechende Wahl des Wärmeausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Materialien über den gesamten auftretenden Temperaturbereich während eines Einsatzes bestehen bleibt und ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten während eines Einsatzes nicht zu einem Lösen der Verbindung führen kann. Falls die Drucksensoranordnung 10 beispielsweise in einer Umgebung eingesetzt werden soll, deren Temperatur permanent oder überwiegend höher als eine übliche Raumtemperatur von 20 °C bis 25° C ist, kann der Druckanschluss 14 aus einem Material sein, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient höher ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäusesockels 16. Dadurch dehnt sich der Druckanschluss 14 mit steigender Temperatur stärker aus als der Gehäusesockel 16 und der Abschnitt 30 drückt stärker gegen den Rand 36 der Öffnung 34. Damit erhöht sich mit steigender Temperatur die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Druckanschluss 14 und dem Gehäusesockel 16. Entsprechend muss zum Verbinden des Druckanschlusses 14 und des Gehäusesockels 16 die Temperatur des Gehäusesockels 16 höher als die Temperatur des Druckanschlusses 14 sein, damit der Gehäusesockel 16 stärker ausgedehnt ist, ein Durchmesser der Öffnung 34 damit größer als ein Durchmesser des Druckanschlusses in dem Abschnitt 30 ist, und der Gehäusesockel 16 auf den Druckanschluss 14 geschoben werden kann. Falls die Drucksensoranordnung 10 beispielsweise in einer Umgebung eingesetzt werden soll, deren Temperatur permanent oder überwiegend niedriger als eine übliche Raumtemperatur von 20 °C bis 25° C ist, beispielsweise 10 °C oder weniger, gelten die eben genannten Ausführungen entsprechend umgekehrt. In diesem Fall kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des Druckanschlusses 14 kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäusesockels 16 sein. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusesockel 16 und dem Druckanschluss 14 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausdrücklich nicht vorgesehen.
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Die Leiterplatte 20 ist mittels der Klebefolie 22 an dem Gehäusesockel 16 befestigt. Das Sensorgehäuse 12 weist an seinem dem Gehäusesockel 16 zugewandten Ende einen Bördelrand 40 auf, der sich in einer Umfangsrichtung um die Längsachse 24 erstreckt und in eine passend geformte Nut 42 an dem Gehäusesockel 16 auf der dem Druckanschluss 14 abgewandten Seite eingeschoben wird. Der Gehäusesockel 16 weist in radialer Richtung gesehen weiter außen als die Nut 42 und an die Nut 42 angrenzend ebenfalls einen Bördelrand 44 auf, der mit dem Bördelrand 40 des Sensorgehäuses 12 durch Bördeln verbunden wird. Dadurch wird das Sensorgehäuse 12 an dem Gehäusesockel 16 befestigt.
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Das Sensorelement 18 befindet sich daher in dem Inneren des Sensorgehäuses 12. Das Sensorelement 18 ist insbesondere so in oder an dem Sensorgehäuse 12 angeordnet, dass es zum Messen des Drucks des Mediums dem Medium aussetzbar ist. Dies kann dadurch realisiert werden, dass das Medium durch die Öffnung 26 und den Kanal 28 in dem Druckanschluss 14 zu dem Sensorelement 18 gelangen kann. Im Inneren des Sensorgehäuses 12 befindet sich auch die Klebefolie 22 und die Leiterplatte 20. Das Sensorelement 18 durchragt insbesondere die Klebefolie 22 und die Leiterplatte 20, indem es durch eine entsprechende Öffnung 46 in der Kleberfolie 22 und eine entsprechende Öffnung 48 der Leiterplatte 20 hindurchgeführt wird. Die Klebefolie 22 und die Leiterplatte 20 sind somit koaxial zu dem Sensorelement 18 angeordnet. Die Auswerteschaltung auf der Leiterplatte 20 ist somit außerhalb des Mediums mediendicht angeordnet. Das Sensorelement 18 kann beispielsweise als Druckmesszelle aus Edelstahl ausgebildet sein, die auf der dem Medium abgewandten Seite Widerstände in Dünnschichttechnik aufweist. Diese können zu einer Wheatstone’schen Brücke geschaltet sein, deren Widerstand sich aufgrund des angelegten Drucks ändert. Die Aufbereitung und Signalverstärkung des Drucksignals erfolgt mittels der nicht näher gezeigten Auswerteschaltung auf der Leiterplatte 20, die in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (engl. application-specific integrated circuit, ASIC), auch Custom-Chip genannt, oder durch ein Hybrid realisiert sein kann. Eine ASIC ist eine elektronische Schaltung, die als integrierter Schaltkreis realisiert wurde. Die Funktion eines ASICs ist damit nicht mehr manipulierbar. Die Kontaktierung der Druckmesszelle zur Auswerteschaltung auf der Leiterplatte 20 kann entweder über eine an den elektrischen Kontaktflächen angelötete oder aufgeklebte Flexfolie oder über einen zusätzlichen Zwischenträger (Spacer) realisiert werden. Der Zwischenträger wird dabei mit Hilfe von Bondverbindungen mit der Druckmesszelle kontaktiert. Die auf dem Zwischenträger platzierte Auswerteschaltung wird beispielsweise verlötet.
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Die Kontaktierung der Auswerteschaltung auf der Leiterplatte 20 in einen nicht gezeigten Gerätestecker, der in das dem Gehäusesockel 16 abgewandten Ende des Sensorgehäuses 12 eingeführt oder eingesteckt wird, erfolgt entweder über angelötete flexible Leitungen oder direkt über Steckerpins 50, die im Übergang vom Sensorgehäuse 12 zum Gerätestecker durch Weichgummi, der im Inneren des Sensorgehäuses 12 angeordnet sein kann, abgedichtet werden. Eine weitere Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung besteht durch eine Schraubenfeder oder eine S-förmige Blattfeder 52, die eine einfache, automatisierte Montage des Gerätesteckers ermöglicht.
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Eine zusätzliche Abdichtung zwischen dem Druckanschluss 14 und dem Gehäusesockel 16 kann entweder über eine angedrehte Dichtgeometrie an dem Druckanschluss 14, einen Dichtring oder eine nachträgliche Dichtklebung erfolgen. Beispielsweise weist der Druckanschluss 14 an seiner Außenumfangsfläche eine Nut 54 für einen O-Ring auf, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und an den Abschnitt 30 angrenzt. Beim Einschrauben des Druckanschlusses 14 in die Wand des Messraums wird der O-Ring dann zwischen der Wand des Messraums und dem Gehäusesockel 16 eingepresst, so dass kein fluides Medium zwischen den Abschnitt 30 an dem Druckanschluss 14 und den Rand 36 der Öffnung 34 in dem Gehäusesockel 16 eindringen kann.
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Es wird explizit darauf hingewiesen, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppen von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 012009054689 A1 [0003]
- EP 1518098 B1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 80–82 und Seiten 134–136 [0002]
