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Title:
PRESSURE SENSING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/009622
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a pressure sensing device comprising a base element (7) for fastening the pressure sensing device. The base element is provided with a connecting duct (8) for feeding a pressurized fluid. The pressure sensing device further comprises an elongate support member (3) that extends along a plugging direction and is fitted with a plug-in connector section (12) at one end. The plug-in connector section is to be plugged into a complementary plug-in connector in the plugging direction. The elongate support member is connected to the base element at the other end (4), is equipped with a pressure duct (9) that is connected to the connecting duct (8), and encompasses a receiving hole (11) which extends perpendicular to the plugging direction and communicates with the pressure duct. The disclosed pressure sensing device also comprises a pressure sensor element (5) that is pressure-tightly inserted into the receiving hole such that one of the surfaces of the pressure sensor element is exposed to pressure from the pressure duct (9), and is connected to contact elements (17) in the plug-in connector section for transmitting signals.

Inventors:
LEIDERER HERMANN (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/057190
Publication Date:
January 24, 2008
Filing Date:
July 12, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS VDO AUTOMOTIVE AG (DE)
LEIDERER HERMANN (DE)
International Classes:
G01L7/10
Foreign References:
DE10228000A12004-01-08
EP1203937A12002-05-08
US20030182783A12003-10-02
US20020134164A12002-09-26
EP0793082A11997-09-03
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS VDO AUTOMOTIVE AG (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Druckerfassungsvorrichtung mit

- einem Sockelelement zur Halterung der Druckerfassungs- Vorrichtung, das einen Anschlusskanal zur Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids aufweist,

- einem gestreckten, sich entlang einer Steckrichtung erstreckenden Trägerkörper, der an einem Ende einen Steckverbinderabschnitt zum Zusammenstecken mit einem komplementären Steckverbinder in der Steckrichtung aufweist, der an dem anderen Ende mit dem Sockelelement verbunden ist und einen mit dem Anschlusskanal verbunde ¬ nen Druckkanal aufweist, und eine quer zur Steckrichtung verlaufende, mit dem Druckkanal kommunizierende Aufnah- meöffnung besitzt, und

- einem Drucksensorelement, das druckdicht in die Auf ¬ nahmeöffnung eingesetzt ist, so dass eine der druckemp ¬ findlichen Sensorflächen des Drucksensorelements Druck aus dem Druckkanal ausgesetzt ist, und mit Kontaktele- menten in dem Steckverbinderabschnitt zur übertragung von Signalen verbunden ist.

2. Druckerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Anschlusskanal und ein mit diesem verbundener Abschnitt des Druckkanals geradlinig verlaufen.

3. Druckerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Trägerkörper so ausgebildet ist, dass der Druckkanal mit einem zu der Steckrichtung quer oder geneigt verlaufenden Endabschnitt in die Aufnahmeöffnung führt.

4. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Druckkanal und der Auf ¬ nahmeöffnung ein Steg liegt, auf dem das Drucksensorele- ment oder ein Trägerelement für das Drucksensorelement gehalten ist und/oder aufliegt.

5. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Trägerkörper einstückig ausgebildet ist .

6. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Trägerkörper wenigstens bis auf den Steckverbinderabschnitt zylindrisch ist.

7. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Drucksensorelement so angeordnet ist, dass eine Normale auf eine druckempfindliche Fläche des Drucksensorelements orthogonal oder schräg zu der Steckrichtung verläuft .

8. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Drucksensorelement und eine Aus ¬ werteelektronik zur Ansteuerung und/oder Auswertung von Signalen des Drucksensorelements auf einem Chip integ ¬ riert sind, der mit den Kontaktelementen zur Signalüber- tragung verbunden, insbesondere kontaktiert, ist.

9. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Drucksensorelement und eine Aus ¬ werteelektronik zur Ansteuerung und/oder Auswertung von Signalen des Drucksensorelements auf einem Trägerelement gehalten sind, wobei die Auswerteelektronik mit den Kontaktelementen zur Signalübertragung kontaktiert ist .

10. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Chip oder das Trägerelement mit dem Trägerkörper verklebt ist.

11. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Chip oder das Trägerelement mit Schutzmaterial abgedeckt sind.

12. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter einen Deckel umfasst, der die Auf ¬ nahmeöffnung verschließt.

13. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Deckel die Aufnahmeöffnung bis auf eine Anschlussöffnung gasdicht verschließt.

14. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Drucksensorelement zur Messung eines Absolutdrucks ausgebildet ist.

15. Druckerfassungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der das Drucksensorelement auf einer Boden- fläche der Aufnahmeöffnung befestigt ist, und der Druckkanal zwischen der Bodenfläche und der quer zur Steckrichtung liegenden Oberfläche des Trägerkörpers in die Aufnahmeöffnung mündet.

16. Druckerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter einen an dem Druckkanal angeordne ¬ ten Temperatursensor aufweist.

Description:

Beschreibung

DruckerfassungsVorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckerfas ¬ sungsvorrichtung zur Erfassung von Drücken in Leitungen oder Behältern, die ein Druck übertragendes Fluid enthalten, und insbesondere auch eine Druckerfassungsvorrichtung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.

Bei der Messung von Drücken, beispielsweise dem öldruck in Brennkraftmaschinen oder dem Rail-Druck in Common-Rail-Moto- ren, werden häufig hohe Anforderungen an die Dichtigkeit zwischen einer Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und dem An- Schluss an beispielsweise der Leitung oder dem Behälter mit dem Fluid, dessen Druck zu messen ist, gestellt. Daher werden häufig Druckerfassungsvorrichtungen verwendet, die ein Metallanschlussstück als Verbindungsstück zu dem Anschluss aufweisen. Die Verwendung eines Metallanschlussstücks hat insbe- sondere den Vorteil, dass hohe Anschraubkräfte bzw. -dreh- momente bei der Montage verwendet werden können und unter an ¬ derem auch deshalb die hohen Anforderungen an die Druckdichtheit der Verbindung erfüllt werden können. Daneben können solche Druckerfassungsvorrichtungen auch bei hohen Temperatu- ren eingesetzt werden.

üblicherweise wird dann das eigentliche Drucksensorelement, beispielsweise ein keramisches Drucksensorelement oder eine spezielle piezoresistive Messzelle, in das Metallanschluss- stück eingebracht. Das Drucksensorelement wird, typischerwei ¬ se durch Drahtbonden, mit einer Leiterplatte verbunden. Da der Anschluss der Druckerfassungsvorrichtung über eine Steckverbindung erfolgen soll, umfasst eine solche Druckerfas ¬ sungsvorrichtung einen Steckverbinderteil mit Kontaktelemen- ten. Der Steckverbinderteil wird üblicherweise mit dem Me ¬ tallanschlussstück durch Umbördeln eines entsprechenden Abschnitts des Metallanschlussstücks verbunden, so dass keine

einfache Verbindung der Kontaktelemente mit den Anschlüssen der Leiterplatte möglich ist . Die Kontaktelemente werden da ¬ her mit entsprechenden Anschlüssen der Leiterplatte mittels flexibler Folien mit Leiterbahnen, Pressfedern verbunden, o- der sie sind als Schneidkontakte ausgebildet und über ent ¬ sprechende Leitungen mit den Anschlüssen der Leiterplatte verbunden .

Die Herstellung solcher Druckerfassungsvorrichtung ist daher vergleichsweise kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Druckerfassungsvorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Druckerfassungsvorrichtung mit einem Sockelelement zur Halterung der Druckerfassungsvorrichtung, das einen Anschlusskanal zur Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids aufweist, einem gestreckten, sich ent- lang einer Steckrichtung erstreckenden Trägerkörper, der an einem Ende einen Steckverbinderabschnitt zum Zusammenstecken mit einem komplementären Steckverbinder in der Steckrichtung aufweist, der an dem anderen Ende mit dem Sockelelement ver ¬ bunden ist und einen mit dem Anschlusskanal verbundenen Druckkanal aufweist, und eine quer zur Steckrichtung verlau ¬ fende, mit dem Druckkanal kommunizierende Aufnahmeöffnung be ¬ sitzt, und einem Drucksensorelement, das druckdicht in die Aufnahmeöffnung eingesetzt ist, so dass eine der druckempfindlichen Sensorflächen des Drucksensorelements Druck aus dem Druckkanal ausgesetzt ist, und mit Kontaktelementen in dem Steckverbinderabschnitt zur übertragung von Signalen verbunden ist.

Unter einem Trägerkörper wird insbesondere ein Trägerkörper verstanden, der als ganzer gesehen nicht abgewickelt ist.

Vorzugsweise ist zwar die Länge des Trägerkörpers in Steck-

richtung größer als die Ausdehnung quer zur Steckrichtung, doch braucht dies nicht unbedingt der Fall zu sein.

Eine solche Druckerfassungsvorrichtung ist sehr einfach her- zustellen, da die Montage des Drucksensorelements durch die Aufnahmeöffnung des Trägerteils, das gleichzeitig als Steck ¬ verbinder fungiert, erfolgen kann. Diese Montage kann dabei vor oder nach der Verbindung des Trägerkörpers mit dem Sockelelement, das zur Halterung der Druckerfassungsvorrichtung an bzw. der Verbindung der Druckerfassungsvorrichtung mit der Leitung oder dem Behälter bzw. einem Anschluss der Leitung oder des Behälters dient, erfolgen.

Darüber hinaus ergibt sich durch die gestreckte Form der Dru- ckerfassungsvorrichtung eine besonders einfache Montage der ¬ selben an einer Leitung oder einem Behälter, da sowohl die Befestigung des Sockelelements als auch die eines zu dem Steckverbinderabschnitt komplementären Steckers aus der glei ¬ chen Richtung erfolgen können und daher wenig Platz beanspru- chen . Dies ist insbesondere im Kraftfahrzeugbau von erhebli ¬ chem Vorteil.

Weiter kann sich durch die Anordnung des Drucksensorelements in dem Trägerteil eine teilweise thermische Entkopplung von dem Sockelelement ergeben, die genauere Druckmessungen auch bei variierenden Temperaturen der Leitung oder des Behälter zulässt. Darüber hinaus kann sich eine thermische Entkopplung des druckführenden Fluids im Bereich des Drucksensorelements von dem Sockelelement ergeben, was ebenfalls zu höherer Mess- genauigkeit führen kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn, was bevorzugt ist, der Druckkanal in der Aufnahmeöff ¬ nung und ggf. in dem Trägerkörper endet und somit keine we ¬ sentliche Konvektion des Fluids in der Druckerfassungsvorrichtung auftritt.

Das Sockelelement kann grundsätzlich aus einem beliebigen, zur Halterung geeigneten Material bestehen. Vorzugsweise ist

es aus Metall. Dies hat den Vorteil, dass es bei geringem Preis und einfacher Herstellung eine hohe Festigkeit bietet. Insbesondere kann es mit bekannten Verfahren einfach günstig geformt werden.

Zum Anschluss an eine Leitung oder einen Behälter kann das Sockelelement prinzipiell beliebig gestaltet sein. Vorzugs ¬ weise verfügt das Sockelelement jedoch über ein Außengewinde zu Befestigung in einer öffnung einer Leitung oder eines Be- hälters mit einem entsprechenden Innengewinde. Die Verwendung eines Gewindes erlaubt nicht nur eine sichere Befestigung, sondern ermöglicht auch eine sehr gute Dichtheit der Verbin ¬ dung .

Weiterhin ermöglicht es diese Ausführungsform, dass der Trägerkörper mit dem Sockelelement durch eine Bördelverbindung verbunden ist . Dazu kann der Trägerkörper insbesondere an dem entsprechenden Ende einen umlaufenden Flansch aufweisen, der von einem entsprechenden Abschnitt des Sockelelements nach Umbördelung umfasst wird.

Das Sockelelement braucht nicht unbedingt über spezielle Strukturen zur Montage an einer Leitung oder einem Behälter zu verfügen. Beispielsweise könnte es eine zylindrische Man- telfläche aufweisen, die bei der Montage mit einer Zange ge- fasst wird. Bevorzugt verfügt das Sockelelement jedoch über wenigstens eine Montagestruktur, vorzugsweise an seiner Au ¬ ßenfläche, besonders bevorzugt in Form einer Sechskantstruk ¬ tur. Vorzugsweise ist der größte Durchmesser des Trägerkör- pers kleiner als der kleinste Durchmesser der Sechskantstruktur. Dies hat den Vorteil, dass dann eine Montage aus der Steckrichtung, beispielsweise mit einem Steckschlüssel ähn ¬ lich einem Steckschlüssel zum Anziehen von Zündkerzen, erfolgen kann.

Der Druckkanal kann grundsätzlich auf beliebige Weise mit dem Anschlusskanal verbunden sein. Darunter wird verstanden, dass

die Druckerfassungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass ein Fluid aus dem Anschlusskanal Druck auf ein Fluid in dem Druckkanal übertragen kann. Insbesondere können die beiden Kanäle kommunizieren, d.h. einen Austausch des Fluids, also eines Gases oder einer Flüssigkeit, ermöglichen. Beispiels ¬ weise kann der Anschlusskanal mit seiner Mündung direkt ge ¬ genüber der Mündung des Druckkanals angeordnet und damit mit diesem verbunden sein. Der Anschlusskanal und der Druckkanal können aber auch über eine Kammer, beispielsweise zwischen Sockelelement und Trägerkörper, verbunden sein.

Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsform der Druckerfassungsvorrichtung ergibt sich, wenn der der Anschlusskanal und ein mit diesem verbundener Abschnitt des Druckkanals geradlinig verlaufen.

Der Druckkanal kann prinzipiell in beliebiger Art und Weise verlaufen. Bei einer, insbesondere eine Weiterbildung der in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen Ausführungsform be- sonders bevorzugten Ausführungsform ist der Trägerkörper so ausgebildet, dass der Druckkanal mit einem zu der Steckrich ¬ tung quer oder geneigt verlaufenden Endabschnitt in die Auf ¬ nahmeöffnung führt. Dies hat den Vorteil, dass der Druckkanal besonders einfach herzustellen ist; insbesondere kann er dann nur zwei geradlinige aneinander anschließende Abschnitte auf ¬ weisen. Unter einem schrägen Verlauf wird dabei verstanden, dass eine Längsachse des Endabschnitts mit der Steckrichtung einen Winkel größer als 1°, vorzugsweise größer als 10° ein ¬ schließt .

Weiter ist es bevorzugt, dass der Trägerkörper so ausgebildet ist, dass zwischen dem Druckkanal und der Aufnahmeöffnung ein Steg liegt, auf dem das Drucksensorelement oder ein Träger ¬ element für das Drucksensorelement gehalten ist und/oder auf- liegt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zum einen ein kompakter Aufbau erzielt werden kann, und zum anderen eine einfache Einführung des Drucksensorelements oder eines

Trägerelements mit dem Drucksensorelements in die Aufnahme ¬ öffnung und eine einfache Befestigung derselben darin ermöglicht wird.

Prinzipiell kann der Trägerkörper mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er jedoch einstückig ausgebildet. Auf diese Weise kann der Trägerkörper sehr stabil, aber gleichzeitig einfach herstellbar sein. Als Materialien, aus dem der Trägerkörper gefertigt sein kann, kommen dabei neben Metall, vor allem keramische Materialien und Kunststoffe, insbesonde ¬ re hoch temperaturbeständige Kunststoffe in Betracht.

Der Trägerkörper braucht grundsätzlich nur gestreckt ausgebildet zu sein. Dabei kann er insbesondere noch Vorsprünge, beispielsweise den schon erwähnten Befestigungsflansch oder zurückgesetzte Bereiche, beispielsweise im Bereich des Steck ¬ verbinderabschnitts, aufweisen. Eine besonders einfacher Her ¬ stellung des Trägerkörpers ergibt sich, wenn der Trägerkörper wenigstens bis auf den Steckverbinderabschnitt und, falls vorhanden den Befestigungsflansch, zylindrisch ist.

Prinzipiell kann das Drucksensorelement in beliebiger für de ¬ ren Funktion geeigneter Orientierung in der Aufnahmeöffnung angeordnet sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass das Drucksen- sorelement so angeordnet ist, dass eine Normale auf eine druckempfindliche Fläche des Drucksensorelements orthogonal oder schräg zu der Steckrichtung verläuft. Diese Orientierung des Drucksensorelements hat den Vorteil, dass diese bzw. ein diese tragendes Trägerelement in der Aufnahmeöffnung die Auf- nahmeöffnung von dem Druckkanal druckdicht abtrennen kann.

Die Signale des Drucksensorelements können prinzipiell außer ¬ halb des Trägerkörpers verarbeitet werden. Vorzugsweise ist eine Auswerteelektronik zur Auswertung und gegebenenfalls An- Steuerung des Drucksensorelements jedoch in dem Trägerkörper angeordnet, was Störungen der Signale von dem Drucksensorele ¬ ment mindert und einen einfacheren elektrischen Anschluss er-

laubt . Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Druckerfassungsvorrichtung sind das Drucksensorelement und eine Auswer ¬ teelektronik zur Ansteuerung und/oder Auswertung von Signalen des Drucksensorelements auf einem Chip integriert, der mit den Kontaktelementen zur Signalübertragung verbunden, insbesondere kontaktiert, ist. Auf diese Weise braucht nur ein Bauteil in dem Trägerkörper befestigt zu werden und der Ein- fluss von Störfeldern auf die Signalübertragung zwischen Drucksensorelement und Auswerteelektronik kann stark redu- ziert werden. Der Chip kann auch als Trägerelement für das Drucksensorelement aufgefasst werden.

Bei einer anderen bevorzugt Ausführungsform der Druckerfassungsvorrichtung sind das Drucksensorelement und eine Auswer- teelektronik zur Ansteuerung und/oder Auswertung von Signalen des Drucksensorelements auf einem Trägerelement gehalten, wo ¬ bei die Auswerteelektronik mit den Kontaktelementen zur Signalübertragung verbunden ist. Auch diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass nur ein Bauteil in den Trägerkörper einge- setzt und in diesem befestigt zu werden braucht. Als Träger ¬ element kann dabei insbesondere eine Keramikplatte oder eine Leiterplatte dienen.

Ein weiterer Vorteil der in beiden letzten Absätzen genannte Ausführungsformen besteht darin, dass der Chip bzw. Anschlüsse des Trägerelements direkt mit den Kontaktelementen kontak ¬ tiert werden können, wozu insbesondere Bonddrähte bzw. Draht ¬ bonden oder andere flexible Verbindungen verwendet werden können. Es ist aber auch möglich, andere in der Einleitung genannte Kontaktierungsmöglichkeiten zu wählen.

Die Befestigung des Chips bzw. des Trägerelements an dem Trä ¬ gerkörper kann auf prinzipiell beliebige Art und Weise erfol ¬ gen. Der Vorteil einer besonders einfachen Montage ergibt sich wenn, der Chip oder das Trägerelement mit dem Trägerkörper verklebt sind. Vorzugsweise wird ein Kleber verwendet, der eine elastische Klebeverbindung ergibt, so dass ein Aus-

gleich mechanischer Spannungen zwischen Chip bzw. Trägerelement ermöglicht wird.

Insbesondere bei Verwendung im Kraftfahrzeugbereich kann die Druckerfassungsvorrichtung Feuchtigkeit und/oder anderen, die Funktion der Vorrichtung gegebenenfalls beeinträchtigenden Flüssigkeiten oder Gasen ausgesetzt sein. Zum Schutz vor solchen Einflüssen ist vorzugsweise der Chip oder das Trägerele ¬ ment mit Schutzmaterial abgedeckt. Bei diesem Schutzmaterial kann es sich insbesondere um ein Gel handeln, das die Aufnahmeöffnung über ihren Querschnitt möglichst vollständig aus ¬ füllt.

Weiter kann die Druckerfassungsvorrichtung einen Deckel um- fassen, der die Aufnahmeöffnung verschließt. Dadurch sind das Drucksensorelement bzw. der Chip oder das Trägerelement sowie ein gegebenenfalls vorhandenes Schutzmaterial insbesondere gegen mechanische Einflüsse geschützt.

Der Deckel kann jedoch auch noch weitere Funktionen erfüllten. So verschließt der Deckel bei einer bevorzugten Ausführungsform der Druckerfassungsvorrichtung die Aufnahmeöffnung bis auf eine Anschlussöffnung gasdicht. Diese Druckerfas ¬ sungsvorrichtung kann dann als Differenzdruckerfassungsvor- richtung verwendet werden, der die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Anschlusskanal und dem Druck in der Anschlussöffnung erfasst.

Die Druckerfassungsvorrichtung kann jedoch auch zur Erfassung von Absolutdrücken ausgebildet sein. Dazu ist dann das Drucksensorelement zur Messung eines Absolutdrucks ausgebildet. Beispielsweise kann sie hierzu über eine Referenzvakuumzelle verfügen, die ein Gas mit bekanntem Druck enthält.

Alternativ kann das Drucksensorelement auf einer Bodenfläche der Aufnahmeöffnung befestigt ist, und der Druckkanal zwi ¬ schen der Bodenfläche und der quer zur Steckrichtung liegen-

den Oberfläche des Trägerkörpers in die Aufnahmeöffnung mün ¬ det. In diesem Fall kann vorzugsweise ein Deckel vorgesehen sein, der die Aufnahmeöffnung druckdicht abschließt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Druckerfassungsvorrichtung vorzugsweise weiter einen an dem Druckkanal angeordneten Temperatursensor auf. Eine solche Druckerfassungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise nicht nur die Erfassung des Drucks in einem Fluid, sondern auch der Temperatur. Besonders bevorzugt sind die Anschlüsse des Tem ¬ peratursensors direkt mit Kontaktelementen in dem Steckverbinderabschnitt kontaktiert.

Die Druckererfassungsvorrichtung kann zur Messung von Drücken in verschiedenen Bereichen, beispielsweise bis zu 100 bar ausgebildet sein.

Die Erfindung im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerfassungsvorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerfassungsvorrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Drucker- fassungsvorrichtung nach einer dritten bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerfassungsvorrichtung nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerfassungsvorrichtung nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Eine Druckerfassungsvorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Sockelelement 1, einen gestreckten, aus Kunststoff gefertigten Trägerkörper 2, der an einem Ende einen Steckverbinderabschnitt 3 zum Zusammenstecken mit einem nicht in den Figuren gezeigten komplementären Steck- verbinder in einer Steckrichtung S und an dem anderen Ende einen Befestigungsflansch 4 umfasst, sowie einen Chip 5 mit einem integrierten Drucksensorelement 6 und einer Auswerte ¬ elektronik zur Ansteuerung des Drucksensorelements 6 und zur Auswertung von Signalen des Drucksensorelements 6.

Das Sockelelement 1 ist aus Metall gefertigt und weist zur Befestigung in einem Innengewinde eines Anschlusses eines Druckbehälters mit einem druckführenden Fluid ein Außengewinde 7 und als Montagestruktur einen Außensechskantabschnitt auf. Eine invertierte Bauweise für ein Außengewinde ist eben ¬ falls möglich. Gleiches gilt für die Ausbildung für eine Steckverbindung.

In dem Sockelelement 1 ist parallel zur Achse des Außengewin- des 7 ein Anschlusskanal 8 angeordnet, der durch das Sockel ¬ element 1 hindurchführt und zur Führung des druckführenden Fluids von dem Druckbehälter in die Druckerfassungsvorrichtung dient .

Der Trägerkörper 2, der sich linear in Steckrichtung S erstreckt, verfügt über eine Druckkanal 9, der L-förmige ausge ¬ bildet ist, wobei der längere Schenkel 10 an dem Ende mit dem Befestigungsflansch 4 linear in Steckrichtung S und koaxial mit dem Anschlusskanal 8 verläuft. Damit verläuft auch der Anschlusskanal 8 in Steckrichtung S.

Der Schenkel 10 setzt sich in eine Endabschnitt 11 fort, der orthogonal zu der Steckrichtung S verläuft und in eine in dem Trägerkörper 2 ausgebildete Aufnahmeöffnung 11 mündet, die sich quer zu Steckrichtung S von der äußeren Oberfläche des Trägerkörpers 2 in dessen Inneres erstreckt und zur Aufnahme das Chips 5 dient .

Der Steckverbinderabschnitt 3 des Trägerkörpers 2 besitzt ei ¬ ne Aufnahme 12 für den Steckerbereich eines komplementären Steckverbinders und Kontaktelementkanäle, in denen Kontakt ¬ elemente 13 für den Steckverbinderabschnitt 3 angeordnet sind, die bis in die Aufnahmeöffnung 11 reichen.

In der Aufnahmeöffnung 11 ist der Chip 5 so angeordnet, dass eine der druckempfindlichen Sensorflächen 14 mit ihrer Normalen orthogonal zu der Steckrichtung S und parallel zu der Richtung des Endabschnitts des Druckkanals 9 ausgerichtet ist.

Der Chip 5 ist mittels Kleber 15 druckdicht auf dem Boden des Trägerkörpers 2 befestigt, wobei ein Abschnitt des Chips auf einem Steg 16 zwischen der Aufnahmeöffnung 11 und dem Druckkanal 9 befestigt ist.

Der Chip 5 ist mittels Bonddrähten 17 direkt mit den Kontakt ¬ elementen 12 in dem Steckverbinderabschnitt 3 kontaktiert bzw. elektrisch verbunden. Zum Schutz vor Störpulsen ist an den Kontaktelementen ein Schutzkondensator 18 angeordnet.

Die Aufnahmeöffnung 11 über dem Chip 5 ist mit einem Schutzgel 19 gefüllt, das zum einen den Chip 5 und die Bonddrähte 17 abdeckt und gegen Feuchtigkeit schützt und zum anderen ei ¬ ne übertragung von Druck aus dem Bereich der Aufnahmeöffnung 11 auf den Chip 5 bzw. das Drucksensorelement 6 zulässt.

Die Aufnahmeöffnung 11 ist durch einen Deckel 20 abgedeckt.

Der Trägerkörper 2 sitzt auf dem Sockelelement 1 und ist durch eine Bördelverbindung an dem Außensechskant 21 mit dem Sockelelement 1 verbunden. Der Spalt zwischen dem Trägerkörper 2 und dem Sockelelement ist durch ein Dichtelement, bei- spielsweise einen O-Ring 22, für die Abdichtung zwischen Metall und Kunststoff, druckdicht abgedichtet, so dass kein verglichen mit der Erfassungsgenauigkeit des Drucksensorele ¬ ments 6 signifikanter Druckverlust auftreten kann.

Dadurch, dass der Durchmesser des Trägerköpers 2 kleiner als der größte Außendurchmesser des Außensechskants 21 ist, kann die Druckerfassungsvorrichtung einfach mittels eines entsprechenden Steckschlüssels mit Innensechskant aus der Steckrich ¬ tung S befestigt werden. Aus der gleichen Richtung braucht dann zur kompletten Montage nur noch der komplementäre Steckverbinder in die Aufnahme 12 gesteckt zu werden.

Eine Druckerfassungsvorrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 2 unterscheidet sich von dem ers- ten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung und Befestigung des Deckels 20 sowie die Ausbildung des Trägerkörpers. Alle anderen Teile der Vorrichtung sind unverändert, so dass die Erläuterungen für das erste Ausführungsbeispiel auch hier gelten und die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Der Trägerkörper 23 unterscheidet sich von dem Trägerkörper 2 nur darin, dass eine Nut 24 vorgesehen ist, die die Aufnahme ¬ öffnung umläuft. Alle anderen Merkmale sind unverändert und es werden für die unveränderten Merkmale die gleichen Bezugs- zeichen verwendet wie im ersten Ausführungsbeispiel.

Der Deckel 25 unterscheidet sich von dem Deckel 20 zum einen durch eine umlaufende Wand 26, die in die Nut 24 greift, und zum anderen durch eine Anschlussöffnung bzw. Druckdurchfüh- rung 27, mittels derer der Bereich unter dem Deckel 25 mit einem weiteren Druckbehälter verbunden werden kann.

Zwischen dem Deckel 25 und dem Trägerkörper 23 befindet sich ein abdichtendes Material, um Druckverluste durch den Spalt zwischen diesen Elementen zu vermeiden.

Diese Druckerfassungsvorrichtung ist somit als Differenzdru- ckerfassungseinrichtung verwendbar, mittels derer die Differenz zwischen dem Druck in dem Anschlusskanal 8 und dem Druck in der Druckdurchführung 27, fortgeleitet durch das Schutzgel

19 erfassbar ist.

Eine Druckerfassungsvorrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 3 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Befestigung des Deckels 20, die Ausbildung des Trägerkörpers und die Art des Chips 5. Al- Ie anderen Teile der Vorrichtung sind unverändert, so dass die Erläuterungen für das erste Ausführungsbeispiel auch hier gelten und die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Der Trägerkörper 28 ist wie der Trägerkörper des zweiten Aus- führungsbeispiels ausgebildet, wobei nun allerdings der Druckkanal 29 parallel zur Steckrichtung verlaufend ohne Knick in die Aufnahmeöffnung 11 mündet.

Statt des Chips 5 wird nun ein für Absolutdruckmessungen ge- eigneter Chip 30 verwendet, der auf den Boden der Aufnahme ¬ öffnung 11 aufgeklebt ist. Ansonsten ist der Chip 30 wie der Chip 5 kontaktiert und mit dem Schutzgel 19 abgedeckt. Die Abdeckung erfolgt dabei so, dass der Druckkanal 29 zwischen dem Deckel 20 und der Oberfläche des Schutzgels in die Auf- nahmeöffnung mündet.

Der Deckel 20 ist nun druckdicht mit dem Trägerkörper 28 ver ¬ bunden, um Druckverluste durch den Spalt zwischen dem Deckel

20 und dem Trägerkörper 28 zu vermeiden.

Diese Druckerfassungsvorrichtung ist als Absolutdruckerfas- sungsvorrichtung geeignet .

Eine Druckerfassungsvorrichtung nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Art des Chips. Alle anderen Teile der Vorrichtung sind unverändert, so dass die Erläute- rungen für das erste Ausführungsbeispiel auch hier gelten und die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Der Chip 31 verfügt nun über eine vakuumdichten und vakuumdicht befestigten Chipdeckel 32 über dem Drucksensorelement 6, so dass eine Referenzvakuumzelle gebildet wird, in der ein Referenzvakuum besteht.

Dadurch ist eine Absolutdruckerfassung möglich.

Eine Druckerfassungsvorrichtung nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform in Fig. 5, in der eine gegenüber der Fig. 1 um 90° gedrehte Schnittebene gezeigt ist, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Verwendung eines Temperatursensors 33 und die Ausbildung des Trägerkör- pers . Alle anderen Teile der Vorrichtung sind unverändert, so daß die Erläuterungen für das erste Ausführungsbeispiel auch hier gelten und die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Der Trägerkörper 34 unterscheidet sich von dem Trägerkörper 2 nur darin, dass zwei weitere Kanäle für Kontaktelemente 35 vorgesehen sind, in denen die Kontaktelemente 35 angeordnet sind, die von dem Steckverbinderbereich bis an das andere Ende des Trägerkörpers 34 reichen. Alle anderen Merkmale sind unverändert und es werden für die unveränderten Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet wie im ersten Ausführungsbeispiel .

Im Bereich des Eingangs des Druckkanals 9 ist der Temperatur ¬ sensor 33 angeordnet, der direkt mit den Kontaktelementen 35 verbunden ist . Der Temperatursensor kann natürlich auch im

Anschlusskanal 8 liegen bzw. hineinragen. Dies kann man auch so weiterbilden, dass der Temperatursensor aus dem Anschluss-

kanal 8 zumindest teilweise aus dem Sockelelement 1 ragt. Diese Varianten verkürzen die Ansprechzeiten für die Temperaturmessung.

Auf diese Weise wird parallel zur Druckerfassung eine Erfas ¬ sung der Temperatur des Fluids, dessen Druck erfasst wird, ermöglicht .

Diese Aufnahme eines Temperatursensors ist in entsprechender Weise auch für andere Ausführungsbeispiele möglich.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist statt des Chips bzw. der Chips eine Leiterplatte mit der Auswerteelektronik und eine Drucksensorelement vorgesehen, die wie der Chip in den geschilderten Ausführungsbeispielen gehalten und kontaktiert ist.