DE102016216548A1

DE102016216548A1 - Pressure sensor for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring space

Info

Publication number: DE102016216548A1
Application number: DE102016216548.8A
Authority: DE
Inventors: Marc Fischer; Julian Ruepp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Es wird ein Drucksensor (10) zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen. Der Drucksensor (10) umfasst einen Druckanschluss (12), mittels dessen der Drucksensor (10) an oder in dem Messraum anbringbar ist, und ein Sensorelement (20) zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums. In dem Druckanschluss (12) ist ein Zufuhrkanal (18) ausgebildet. Der Zufuhrkanal (18) ist von dem Sensorelement (20) verschlossen und zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem Sensorelement (20) ausgebildet ist. Der Druckanschluss (12) ist aus mindestens einem ersten Leichtmetall hergestellt und das Sensorelement (20) weist mindestens eine erste Schicht (22) auf, die aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt ist. Die erste Schicht (22) ist mit dem Druckanschluss (12) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt.A pressure sensor (10) for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring space and a method for its production are proposed. The pressure sensor (10) comprises a pressure port (12), by means of which the pressure sensor (10) can be attached to or in the measuring space, and a sensor element (20) for detecting the pressure of the fluid medium. In the pressure port (12), a supply channel (18) is formed. The supply channel (18) is closed by the sensor element (20) and designed to supply the fluid medium to the sensor element (20). The pressure port (12) is made of at least a first light metal and the sensor element (20) has at least one first layer (22) made of a second light metal. The first layer (22) is materially connected to the pressure connection (12), in particular welded.

Description

Stand der Technik State of the art

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. Various devices and methods for detecting pressures of fluid media, such as gases and liquids, are known in the art. The measurand pressure is a occurring in gases and liquids, all-around, non-directed force effect. To measure the pressures, there are dynamically and statically acting transducers or sensors. Dynamically acting pressure sensors are only used to measure pressure oscillations in gaseous or liquid media. The pressure measurement can be done for example directly, via membrane deformation or by a force sensor. In particular, to measure very high pressures, it would be fundamentally possible to expose an electrical resistance to the medium, because many known electrical resistances show a pressure dependence. In this case, however, the suppression of the simultaneous dependence of the resistances on the temperature and the pressure-tight implementation of the electrical connections from the pressure medium out are difficult.

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. Therefore, a widely used method of pressure detection initially uses a thin membrane as a mechanical intermediate stage for signal extraction, which is exposed to the pressure on one side and bends under the influence thereof. It can be adapted within wide limits of thickness and diameter of the respective pressure range. Low pressure ranges result in comparatively large diaphragms with deflections that can range from 0.1 mm to 1 mm. High pressures, however, require thicker membranes of small diameter, which usually bend only a few microns. Such pressure sensors are for example in Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, pages 80-82 and pages 134-136 described.

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 Sockel angeordnet. Der Druckanschluss ist üblicherweise aus Metall hergestellt, wie beispielsweise in der DE 10 2011 088 044 A1 beschrieben ist. To attach the pressure sensors in or on the measuring chamber, they usually have a pressure connection. The pressure connection can for example be designed as a threaded connector and be screwed into a wall of a measuring chamber. The actual transducer or the actual sensor element is arranged either directly or indirectly via an intermediate carrier on a pedestal. The pressure port is usually made of metal, such as in the DE 10 2011 088 044 A1 is described.

Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Drucksensoren beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So sind Drucksensoren mit einem aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, hergestellten Druckanschluss nicht in unedlen Schnittstellen, die Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen und dergleichen umfassen, wie diese z.B. bei Klimaanlagen vorkommen, montierbar. Würde ein solcher Drucksensor mit einem aus Metall hergestellten Druckanschluss in z.B. Aluminium eingeschraubt und ist eine Elektrolytlösung, wie beispielsweise feuchte Luft, Salzwasser, Schmutz und Wasser, vorhanden, kommt es zu Kontaktkorrosion / Spaltkorrosion. Hierbei wird das unedlere Metall (Anode) reduziert und die Schnittstelle zwischen den beiden Metallen undicht. Dies hätte einen Austritt vom Medium und dadurch ein möglichen Defekt im System zur Folge. Despite the numerous advantages of pressure sensors known from the prior art, these still contain room for improvement. Thus, pressure sensors with a pressure port made of metal, such as stainless steel, are not in non-precious interfaces comprising aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys, and the like, such as these e.g. in air conditioning systems, mountable. If such a pressure sensor were provided with a pressure port made of metal in e.g. Screwed aluminum and is an electrolyte solution, such as moist air, salt water, dirt and water, there is contact corrosion / crevice corrosion. This reduces the less noble metal (anode) and leaks the interface between the two metals. This would result in an escape of the medium and thereby a possible defect in the system.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es wird daher ein Drucksensor und ein Verfahren zum Herstellen desselben vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Drucksensoren zumindest weitgehend vermeiden und die insbesondere Sensoren mit Einsetzbarkeit in Schnittstellen aus unedlen Materialien ermöglichen, so dass eine Korrosion zwischen Druckanschluss und Schnittstelle bei Kontakt mit einer Elektrolytlösung vermeidbar ist. Therefore, a pressure sensor and a method for producing the same are proposed, which at least largely avoid the disadvantages of known pressure sensors and in particular allow sensors to be used in interfaces of base materials, so that corrosion between the pressure connection and the interface upon contact with an electrolyte solution can be avoided.

Die Erfindung ist grundsätzlich zum Erfassen eines Drucks an jedem Einsatzort geeignet, insbesondere im Bereich der in einem Kraftfahrzeug zu messenden Drücke, insbesondere der Hoch- und Höchstdrücke, wie sie beispielsweise in einem Rail für Benzindirekteinspritzer oder der Leitung für Klimaanlagen vorherrschen. The invention is fundamentally suitable for detecting a pressure at any place of use, in particular in the region of the pressures to be measured in a motor vehicle, in particular the high and high pressures, as prevail, for example, in a rail for gasoline direct injection or the line for air conditioning.

Der vorgeschlagene Drucksensor 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. The proposed pressure sensor is used to detect a pressure of a fluid medium in a measuring space. The pressure can basically be recorded as absolute pressure and / or as differential pressure. In addition, with appropriate integration of respective components, one or more other physical and / or chemical properties of the fluid medium may be determined, including, for example, a temperature, a further pressure, a flow characteristic, or one or more other properties.

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. Der Drucksensor kann somit insbesondere zur Erfassung eines Kraftstoffdrucks eingesetzt werden oder ausgestaltet sein. In principle, the measuring space can be any space in which the fluid medium, that is to say a gas and / or a liquid, is suspended or flowing. In particular, the measuring space may be a part of a fuel system. The pressure sensor can thus be used or configured in particular for detecting a fuel pressure.

Der Drucksensor weist einen Druckanschluss auf, mittels dessen der Drucksensor an oder in dem Messraum anbringbar ist. In dem Druckanschluss ist ein Zufuhrkanal ausgebildet. Der Druckanschluss kann beispielsweise als Druckstutzen ausgebildet sein. 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. The pressure sensor has a pressure connection, by means of which the pressure sensor can be attached to or in the measuring space. In the pressure port, a supply channel is formed. The pressure connection can be configured for example as a discharge nozzle. In the context of the present invention, a discharge nozzle is to be understood as meaning a projection or tube piece with at least one bore through which the fluid medium can be conducted to the sensor element, for example a cylindrical bore in a cylindrical nozzle. The discharge nozzle may be formed as a pressure-resistant nozzle, so as not to be damaged by the high pressures occurring in a fuel line.

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. The pressure connection can be fixed in particular by means of one or more connecting elements in the wall of the measuring space, for example by means of at least one external thread which engages in an internal thread of the wall of the measuring space. However, other fixations are generally possible alternatively or additionally. The fixation can be done in particular pressure-tight and / or media-tight.

Der Drucksensor weist weiterhin ein Sensorelement zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums auf. Der Zufuhrkanal ist von dem Sensorelement verschlossen und zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem Sensorelement ausgebildet ist. The pressure sensor further comprises a sensor element for detecting the pressure of the fluid medium. The supply channel is closed by the sensor element and designed to supply the fluid medium to the sensor element.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Druckanschluss aus einem ersten Leichtmetall hergestellt ist und das Sensorelement mindestens eine erste Schicht aufweist, die aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt ist, wobei die erste Schicht mit dem Druckanschluss stoffschlüssig verbunden ist. According to the invention it is proposed that the pressure connection is made of a first light metal and the sensor element has at least one first layer, which is made of a second light metal, wherein the first layer is materially connected to the pressure connection.

Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt. Entsprechend kann das Sensorelement dünn ausgebildet werden. In the context of the present invention, a layer is to be understood as a uniform mass in the areal extent of a certain height which lies above, below or between other elements. Accordingly, the sensor element can be made thin.

Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zu verstehen, bei der die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Krafte zusammengehalten werden. Stoffschlüssige Verbindungen 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. Beispielsweise ist die erste Schicht mit dem Druckanschluss verschweißt. In the context of the present invention, a cohesive connection is to be understood as meaning a compound in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. Cohesive compounds are at the same time non-detachable compounds that can only be separated by destruction of the connecting means. Examples include brazing, welding, gluing and vulcanization. For example, the first layer is welded to the pressure port.

Die Wahl des ersten Leichtmetalls und des zweiten Leichtmetalls hängt dabei von der Schnittstelle ab, in der der Druckanschluss zu montieren ist. Bevorzugt sind das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall identisch zu dem Material der Schnittstelle, um eine Korrosion zu vermeiden. The choice of the first light metal and the second light metal depends on the interface in which the pressure connection is to be mounted. Preferably, the first light metal and the second light metal are identical to the material of the interface to avoid corrosion.

Das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall können identische Materialien sein. Dies verhindert eine Korrosion zwischen diesen Materialien. Beispielsweise sind das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall Aluminium. Aluminium bietet Vorteile hinsichtlich der Verarbeitbarkeit, der Korrosionsbeständigkeit und der Robustheit. The first light metal and the second light metal may be identical materials. This prevents corrosion between these materials. For example, the first light metal and the second light metal are aluminum. Aluminum offers advantages in terms of processability, corrosion resistance and robustness.

Das Sensorelement kann weiterhin eine zweite Schicht aufweisen, wobei die zweite Schicht aus Metall hergestellt und mit der ersten Schicht verbunden ist. Somit ist das Sensorelement nicht rein aus Metall hergestellt, wie beispielsweise Stahl, sondern aus einem Sandwichmetallverbund aus Metall und Aluminium. Dies hat den Vorteil, dass die sensitive Fläche und Membran in Form der zweiten Schicht wie bisher aus Metall, wie beispielsweise, Stahl bestehen und so die etablierten Prozesse unverändert angewandt werden können. Der Teil des Sensorelements, der mit dem Druckanschluss aus Aluminium gefügt werden soll, besteht aus Aluminium. Durch diese Kombination kann eine Aluminium/Aluminium-Schweißung durchgeführt werden. The sensor element may further comprise a second layer, wherein the second layer is made of metal and connected to the first layer. Thus, the sensor element is not made purely of metal, such as steel, but of a sandwich metal composite of metal and aluminum. This has the advantage that the sensitive surface and membrane in the form of the second layer as before consist of metal, such as, for example, steel and thus the established processes can be used unchanged. The part of the sensor element to be joined to the aluminum pressure port is made of aluminum. This combination allows aluminum / aluminum welding to be performed.

Unter einer Membran ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine dünne Schicht eines Materials zu verstehen. Membranen haben die Eigenschaft, sich unter einer Belastung zu verformen, insbesondere zu verbiegen, nur Zugkräfte aufzunehmen und an ihre Ränder weitergeben zu können. Eine solche Membran weist eine Dicke von 75 μm bis 300 μm auf, beispielsweise 150 μm. In the context of the present invention, a membrane is to be understood as meaning a thin layer of a material. Membranes have the property to deform under a load, in particular to bend, only absorb tensile forces and be able to pass on to their edges. Such a membrane has a thickness of 75 .mu.m to 300 .mu.m, for example 150 .mu.m.

Das Sensorelement kann drucksensitive Bereiche aufweisen, wobei die drucksensitiven Bereiche auf der zweiten Schicht angeordnet, insbesondere aufgedruckt, sind. Das Drucken der drucksensitiven Bereiche auf die zweite Schicht erlaubt ein sehr genaues Ausbilden selbst mit kleinen Formgestaltungen. Die drucksensitiven Bereiche können beispielsweise mittels Dünnschichtverfahren, wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung, direkt auf der zweiten Schicht abgeschieden werden. Alternativ zu Dünnschichtverfahren können die einzelnen Schichten mittels Siebdruck aufgebracht werden. Siebdruck hat den Vorteil, dass es ein kostengünstiges Verfahren ist, welches auch für Kleinserien eingesetzt werden kann. Im Anschluß an den Siebdruck ist meist ein thermischer Prozess für die Vernetzung oder ein Umschmelzen notwendig. The sensor element can have pressure-sensitive regions, wherein the pressure-sensitive regions are arranged, in particular printed, on the second layer. The printing of the pressure-sensitive areas on the second layer allows a very accurate forming even with small mold designs. The pressure-sensitive regions can be deposited directly on the second layer, for example by means of thin-layer processes, such as, for example, chemical vapor deposition. As an alternative to thin-layer processes, the individual layers can be applied by screen printing. Screen printing has the advantage that it is a cost-effective process that can also be used for small batches. Subsequent to screen printing, a thermal process for crosslinking or remelting is usually necessary.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum, umfasst:

– Bereitstellen eines Druckanschlusses, mittels dessen der Drucksensor an oder in dem Messraum anbringbar ist, wobei in dem Druckanschluss ein Zufuhrkanal ausgebildet ist,
– Verschließen des Zufuhrkanals mittels eines Sensorelements zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums, wobei der Zufuhrkanal zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem Sensorelement ausgebildet wird, wobei der Druckanschluss aus mindestens einem ersten Leichtmetall hergestellt wird und das Sensorelement mindestens eine erste Schicht aufweist, die aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt wird, wobei die erste Schicht mit dem Druckanschluss stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, wird.

An inventive method for producing a pressure sensor for detecting a pressure of a fluid medium in a measurement space, comprises:

Providing a pressure connection, by means of which the pressure sensor can be attached to or in the measuring space, wherein a supply channel is formed in the pressure connection,
Closing the supply channel by means of a sensor element for detecting the pressure of the fluid medium, wherein the supply channel for supplying the fluid medium to the sensor element is formed, wherein the pressure connection is made of at least a first light metal and the sensor element has at least one first layer, the a second light metal is produced, wherein the first layer with the pressure connection materially connected, in particular welded, is.

Das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall können identische Materialien, insbesondere Aluminium, seien. The first light metal and the second light metal may be identical materials, in particular aluminum.

Das Sensorelement kann weiterhin eine zweite Schicht aufweist, wobei die zweite Schicht aus Metall hergestellt und mit der ersten Schicht verbunden wird. Beispielsweise wird die zweite Schicht mit der ersten Schicht mittels Walzplattieren verbunden. Beim Walzplattieren kommt es zu einer Reib- bzw. Diffusionsschweißung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, so dass diese dauerhaft und unlösbar miteinander verbunden werden. The sensor element may further comprise a second layer, wherein the second layer is made of metal and bonded to the first layer. For example, the second layer is bonded to the first layer by roll-plating. In roll cladding, there is a friction or diffusion bonding between the first layer and the second layer, so that they are permanently and inseparably connected to one another.

Das Sensorelement kann drucksensitive Bereiche aufweisen, wobei die drucksensitiven Bereiche auf der zweiten Schicht angeordnet, insbesondere aufgedruckt, werden. The sensor element can have pressure-sensitive regions, wherein the pressure-sensitive regions are arranged, in particular printed, on the second layer.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen: Show it:

1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Drucksensors, und 1 a cross-sectional view of a pressure sensor according to the invention, and

2 und 3 Querschnittsansichten bzw. perspektivische Ansichten verschiedener Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Drucksensors. 2 and 3 Cross-sectional views and perspective views of various steps of a method according to the invention for the preparation of the pressure sensor.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Drucksensors 10 Der Drucksensor 10 kann beispielsweise zum Erfassen eines Drucks von Kraftstoff in einer Kraftstoffleitung eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Der Drucksensor 10 umfasst einen Druckanschluss 12. Der Druckanschluss 12 ist als Druckstutzen ausgebildet und weist ein Außengewinde 14 auf. Das Außengewinde 14 dient dazu, den Druckanschluss 12 an oder in einer Wand des Messraums zu befestigen, wobei das Außengewinde 14 in ein passend geformtes Innengewinde der Wand des Messraums greift. Der Druckanschluss 12 ist aus aus einem ersten Leichtmetall hergestellt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Leichtmetall Aluminium. 1 shows a cross-sectional view of a pressure sensor according to the invention 10 The pressure sensor 10 For example, it may be configured to sense a pressure of fuel in a fuel line of an internal combustion engine. The pressure sensor 10 includes a pressure port 12 , The pressure connection 12 is designed as a discharge nozzle and has an external thread 14 on. The external thread 14 serves to the pressure connection 12 to attach to or in a wall of the measuring space, with the external thread 14 engages in a suitably shaped internal thread of the wall of the measuring space. The pressure connection 12 is made from a first light metal. In the embodiment shown, the first light metal is aluminum.

Der Druckanschluss 12 weist an einem Ende eine Öffnung 16 für das zu messende Druck beaufschlagt Medium auf, dass sich in einem nicht gezeigten Messraum, wie beispielsweise einer Kraftstoffleitung, befindet. In dem Druckanschluss 12 ist ein Zufuhrkanal 18 ausgebildet. Der Zufuhrkanal 18 schließt sich an die Öffnung 16 an. The pressure connection 12 has an opening at one end 16 for the pressure to be measured impinged on that in a measuring space, not shown, such as a fuel line, is located. In the pressure connection 12 is a supply channel 18 educated. The feed channel 18 closes at the opening 16 at.

Der Drucksensor 10 weist weiterhin ein Sensorelement 20 auf. Der Zufuhrkanal 18 ist von dem Sensorelement 20 verschlossen. Das Sensorelement 20 befindet sich an einem der Öffnung 16 gegenüberliegenden Ende des Druckanschlusses 12. Das Sensorelement 20 weist mindestens eine erste Schicht 22 auf. Die erste Schicht 22 ist aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall identische Materialien. entsprechend ist das zweite Leichtmetall ebenfalls Aluminium. Die erste Schicht 22 ist mit dem Druckanschluss 12 stoffschlüssig verbunden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Schicht 22 mit dem Druckanschluss 12 verschweißt. The pressure sensor 10 also has a sensor element 20 on. The feed channel 18 is from the sensor element 20 locked. The sensor element 20 is located at one of the opening 16 opposite end of the pressure port 12 , The sensor element 20 has at least one first layer 22 on. The first shift 22 is made of a second light metal. In the embodiment shown, the first light metal and the second light metal are identical materials. Accordingly, the second light metal is also aluminum. The first shift 22 is with the pressure connection 12 cohesively connected. In the embodiment shown, the first layer is 22 with the pressure connection 12 welded.

Das Sensorelement 20 weist weiterhin eine zweite Schicht 24 auf. Die zweite Schicht 24 ist aus Metall, wie beispielsweise Stahl, hergestellt und mit der ersten Schicht 22 verbunden. Beispielsweise wurde die zweite Schicht 24 mit der ersten Schicht beim Herstellen mittels Walzplattieren verbunden. The sensor element 20 also has a second layer 24 on. The second layer 24 is made of metal, such as steel, and with the first layer 22 connected. For example, the second layer became 24 bonded to the first layer during manufacture by roll cladding.

Das Sensorelement 20 weist weiterhin drucksensitive Bereiche 26 auf. Die drucksensitiven Bereiche 26 sind auf der zweiten Schicht 24 angeordnet. Beispielsweise sind die drucksensitiven Bereiche 26 auf die der ersten Schicht 22 gegenüberliegende Seite der zweiten Schicht 24 aufgedruckt. Die drucksensitiven Bereiche 26 sind beispielsweise in Form von elektrischen Widerständen ausgebildet, die als Wheatsone’sche Brücke angeordnet sind, deren Widerstand sich aufgrund des von der unterseite der ersten Schicht 22 angelegten Drucks und der sich daraus ergebenden Verformung der als Membran wirkenden zweiten Schicht 24 ändert. Die Aufbereitung und Signalverstärkung des Drucksignals erfolgt mittels einer nicht näher gezeigten Auswerteschaltung auf einer Leiterplatte, 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. The sensor element 20 also has pressure-sensitive areas 26 on. The pressure-sensitive areas 26 are on the second layer 24 arranged. For example, the pressure-sensitive areas 26 on the first layer 22 opposite side of the second layer 24 printed. The pressure-sensitive areas 26 are formed, for example, in the form of electrical resistors, which are arranged as Wheatsone's bridge whose resistance is due to the bottom of the first layer 22 applied pressure and the resulting deformation of the acting as a membrane second layer 24 changes. The processing and signal amplification of the pressure signal takes place by means of an evaluation circuit (not shown in more detail) on a printed circuit board which also takes the form of an application-specific integrated circuit (ASIC) Called a custom chip, or can be realized by a hybrid. An ASIC is an electronic circuit that has been realized as an integrated circuit. The function of an ASIC is therefore no longer manipulatable.

Der Druckanschluss 12 ist weiterhin mit einem Gehäusesockel 28 in Form eines Sechskants verbunden. Auf dem Gehäusesockel 28 kann ein nicht näher gezeigtes Sensorgehäuse angeordnet werden. The pressure connection 12 is still with a housing base 28 connected in the form of a hexagon. On the housing base 28 can be arranged a not shown closer sensor housing.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen des Drucksensors 10 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Die 2 und zeigen dabei Querschnittsansichten bzw. perspektivische Ansichten verschiedener Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Drucksensors 10. Hereinafter, a method of manufacturing the pressure sensor 10 with reference to the 2 and 3 described. The 2 and show cross-sectional views and perspective views of various steps of the method for producing the pressure sensor 10 ,

2 zeigt perspektivische Ansichten des Verfahrens. In 2 ist die Herstellung des Sensorelements 20 gezeigt. Zu Beginn wird wie links dargestellt eine Verbundplatte 30 aus Stahl und Aluminium hergestellt. Beispielsweise wird die zweite Schicht 24 auf die erste Schicht 22 aufgebracht. die erste Schicht 22 und die zweite Schicht 24 werden dauerhaft miteinander verbunden. Die Verbundplatte 30 wird in einem einzigen Verfahrensschritt wie beispielsweise mittels Walzplattieren oder laserunterstütztem Walzplattieren hergestellt. Beim Walzplattieren kommt es zu einer Reib- bzw. Diffusionsschweißung zwischen den Materialien der beiden Schichten 22, 24. 2 shows perspective views of the method. In 2 is the production of the sensor element 20 shown. At the beginning, as shown on the left, a composite panel 30 made of steel and aluminum. For example, the second layer becomes 24 on the first layer 22 applied. the first layer 22 and the second layer 24 be permanently connected. The composite panel 30 is produced in a single process step, such as by roll-plating or laser-assisted roll-plating. In roll cladding, friction or diffusion bonding occurs between the materials of the two layers 22 . 24 ,

Anschließend werden wie in der Mitte dargestellt mehrere drucksensitiven Bereiche 26 auf der zweiten Schicht 24 der Verbundplatte 30 ausgebildet. Beispielsweise werden die drucksensitiven Bereiche 26 mittels eines Dünnschichtverfahrens aufgedruckt. Subsequently, as shown in the middle of several pressure-sensitive areas 26 on the second layer 24 the composite panel 30 educated. For example, the pressure sensitive areas 26 printed by a thin film process.

Schließlich werden aus der Verbundplatte 30 einzelne Sensorelemente 20 hergestellt, indem diese vereinzelt werden. Beispielsweise werden mehrere Sensorelemente 20 ausgestanzt, wie rechts dargestellt ist. Finally, from the composite panel 30 individual sensor elements 20 made by separating them. For example, several sensor elements 20 punched out, as shown on the right.

3 zeigt eine Querschnittsansicht eines nachfolgenden Verfahrensschritts. Der Druckanschluss 12 wird bereitgestellt. In dem Druckanschluss 12 ist der Zufuhrkanal 18 ausgebildet. Der Zufuhrkanal 18 kann beispielsweise als Bohrung ausgebildet sein, die sich von einem Ende des Druckanschlusses 12 in diesen hinein erstreckt und diesen vollständig durchdringt. Somit ist wird der Druckanschluss 12 mit der Öffnung 16 und den daran anschließenden Zufuhrkanal 18 ausgebildet. Der Druckanschluss 12 wird mit dem Gehäusesockel 14 verbunden. Der Druckanschluss 12 wird aus dem ersten Leichtmetall in form von Aluminium hergestellt. 3 shows a cross-sectional view of a subsequent process step. The pressure connection 12 will be provided. In the pressure connection 12 is the feed channel 18 educated. The feed channel 18 For example, it may be formed as a bore extending from one end of the pressure port 12 extends into this and completely penetrates this. Thus is the pressure connection 12 with the opening 16 and the adjoining supply channel 18 educated. The pressure connection 12 comes with the housing base 14 connected. The pressure connection 12 is made of the first light metal in the form of aluminum.

Der Zufurhkanal 18 wird von dem Sensorelement 20 verschlossen, indem das Sensorelement 20 auf das der Öffnung 16 gegenüberliegende Ende derart gesetzt wird, dass die erste Schicht 22 des Sensorelements 20 den Druckanschluss 12 kontaktiert. Anschließend werden das Sensorelement 20 bzw. die erste Schicht 22 und der Druckanschluss 12 stoffschlüssig mitainander verbunden. Beispielsweise werden die erste Schicht 22 und der Druckanschluss 12 mittels eines Lasers 32 miteinander verschweißt. The Zufurhkanal 18 is from the sensor element 20 closed by the sensor element 20 on the opening 16 opposite end is set such that the first layer 22 of the sensor element 20 the pressure connection 12 contacted. Subsequently, the sensor element 20 or the first layer 22 and the pressure connection 12 cohesively connected mitainander. For example, the first layer 22 and the pressure connection 12 by means of a laser 32 welded together.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011088044 A1 [0003] DE 102011088044 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 80–82 und Seiten 134–136 [0002] Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, pages 80-82 and pages 134-136 [0002]

Claims

Drucksensor (10) zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum, umfassend einen Druckanschluss (12), mittels dessen der Drucksensor (10) an oder in dem Messraum anbringbar ist, und ein Sensorelement (20) zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums, wobei in dem Druckanschluss (12) ein Zufuhrkanal (18) ausgebildet ist, wobei der Zufuhrkanal (18) von dem Sensorelement (20) verschlossen ist und zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem Sensorelement (20) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss (12) aus mindestens einem ersten Leichtmetall hergestellt ist und das Sensorelement (20) mindestens eine erste Schicht (22) aufweist, die aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt ist, wobei die erste Schicht (22) mit dem Druckanschluss (12) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Pressure sensor ( 10 ) for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring space, comprising a pressure connection ( 12 ), by means of which the pressure sensor ( 10 ) is attachable to or in the measuring space, and a sensor element ( 20 ) for detecting the pressure of the fluid medium, wherein in the pressure port ( 12 ) a supply channel ( 18 ), wherein the supply channel ( 18 ) of the sensor element ( 20 ) and for supplying the fluid medium to the sensor element ( 20 ), characterized in that the pressure connection ( 12 ) is made of at least a first light metal and the sensor element ( 20 ) at least a first layer ( 22 ) made of a second light metal, wherein the first layer ( 22 ) with the pressure connection ( 12 ) is materially connected, in particular welded, is.

Drucksensor (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall identische Materialien sind. Pressure sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the first light metal and the second light metal are identical materials.

Drucksensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall Aluminium sind. Pressure sensor ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the first light metal and the second light metal are aluminum.

Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sensorelement (20) weiterhin eine zweite Schicht (24) aufweist, wobei die zweite Schicht (24) aus Metall hergestellt und mit der ersten Schicht (22) verbunden ist. Pressure sensor ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the sensor element ( 20 ), a second layer ( 24 ), wherein the second layer ( 24 ) made of metal and with the first layer ( 22 ) connected is.

Drucksensor (10) nach Anspruch 4, wobei das Sensorelement (20) drucksensitive Bereiche (26) aufweist, wobei die drucksensitiven Bereiche (26) auf der zweiten Schicht (24) angeordnet, insbesondere aufgedruckt, sind. Pressure sensor ( 10 ) according to claim 4, wherein the sensor element ( 20 ) pressure-sensitive areas ( 26 ), wherein the pressure-sensitive areas ( 26 ) on the second layer ( 24 ) are arranged, in particular imprinted, are.

Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors (10) zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum, umfassend – Bereitstellen eines Druckanschlusses (12), mittels dessen der Drucksensor (10) an oder in dem Messraum anbringbar ist, wobei in dem Druckanschluss (12) ein Zufuhrkanal (18) ausgebildet ist, – Verschließen des Zufuhrkanals (18) mittels eines Sensorelements (20) zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums, wobei der Zufuhrkanal (18) zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem Sensorelement (20) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss (12) aus mindestens einem ersten Leichtmetall hergestellt wird und das Sensorelement (20) mindestens eine erste Schicht (22) aufweist, die aus einem zweiten Leichtmetall hergestellt wird, wobei die erste Schicht (22) mit dem Druckanschluss (12) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, wird. Method for producing a pressure sensor ( 10 ) for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring chamber, comprising - providing a pressure port ( 12 ), by means of which the pressure sensor ( 10 ) is attachable to or in the measuring space, wherein in the pressure connection ( 12 ) a supply channel ( 18 ), - closing the feed channel ( 18 ) by means of a sensor element ( 20 ) for detecting the pressure of the fluid medium, wherein the supply channel ( 18 ) for supplying the fluid medium to the sensor element ( 20 ), characterized in that the pressure connection ( 12 ) is made of at least a first light metal and the sensor element ( 20 ) at least a first layer ( 22 ), which is made of a second light metal, wherein the first layer ( 22 ) with the pressure connection ( 12 ) materially connected, in particular welded, is.

Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erste Leichtmetall und das zweite Leichtmetall identische Materialien, insbesondere Aluminium, sind. The method of claim 6, wherein the first light metal and the second light metal are identical materials, in particular aluminum.

Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Sensorelement (20) weiterhin eine zweite Schicht (24) aufweist, wobei die zweite Schicht (24) aus Metall hergestellt und mit der ersten Schicht (22) verbunden wird. Method according to claim 6 or 7, wherein the sensor element ( 20 ), a second layer ( 24 ), wherein the second layer ( 24 ) made of metal and with the first layer ( 22 ) is connected.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweite Schicht mit der ersten Schicht mittels Walzplattieren verbunden wird. The method of claim 8, wherein the second layer is bonded to the first layer by roll cladding.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Sensorelement (20) drucksensitive Bereiche (26) aufweist, wobei die drucksensitiven Bereiche (26) auf der zweiten Schicht (24) angeordnet, insbesondere aufgedruckt, werden. Method according to claim 8 or 9, wherein the sensor element ( 20 ) pressure-sensitive areas ( 26 ), wherein the pressure-sensitive areas ( 26 ) on the second layer ( 24 ) are arranged, in particular imprinted be.