CN105444943A - 用于检测流体介质的压力的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用于检测流体介质的压力的传感器(10)。所述传感器(10)包括传感器壳体(12)，至少部分布置在所述传感器壳体(12)中的压力传感器模块(18)，具有压力通道(22)的压力连接件(14)和用于节制所述压力通道(22)中存在的压力的节制元件(30)。所述节制元件(30)在面对所述压力传感器模块的(18)的侧(32)上具有至少一个第一凹部(40)并且在背离所述压力传感器模块(18)的侧(34)上具有至少一个第二凹部(42)。

Description

用于检测流体介质的压力的传感器

技术领域

本发明涉及一种用于检测流体介质的压力的传感器。

背景技术

在不同的技术领域中，例如自然科学或药物技术中，必须检测流体介质的一个或多个特性。在此，原则上可涉及流体介质，即气体和/或液体的任何物理和/或化学的特性，例如温度，压力，流动特性或诸如此类。重要的例子是检测流体介质的压力，然而本发明不限于该例子。例如由KonradReif所著的“机动车中的传感器”，2010年第一版，134-136页公开了压力传感器。

由DE102010001963Al公开了另一压力传感器。该压力传感器具有传感器壳体，该传感器壳体具有传感器模块和带有压力通道的压力连接件。在所述压力通道的开口的区域中装入一节制元件。所述节制元件罐形地构造并且在它的底部具有一开口。

尽管通过这些传感器引起了改进，但已知的传感器还存在优化的潜力。在最后说明的压力传感器中，必须附加地借助4个激光焊接点将该节制元件固定在所述压力连接件中防止其在传感器运行中意外地掉出。这显著提高用于制造这种传感器的成本。

发明内容

相应地，本发明提出了一种用于检测流体介质的压力的传感器，该传感器至少很大程度上能避免已知传感器的缺点，该传感器制造成本低廉并且同时避免由于在所述传感器芯片膜上形成蒸汽泡而产生压力峰值和气蚀效应。

根据本发明的用于检测流体介质的压力的传感器包括传感器壳体，至少部分地布置在该传感器壳体中的压力传感器模块，具有压力通道的压力连接件和用于节制所述压力通道中存在的压力的节制元件。所述节制元件在面对所述压力传感器模块的侧上具有至少一第一凹部和在背离所述压力传感器模块的侧上具有至少一第二凹部。

在本发明的范围中，所述表达“第一”和“第二”仅用于区别所从属的构件并且不用于说明所提及的构件的特定的权重或顺序。

所述压力连接件能尤其实施为压力接管。所述压力接管在此能构造为唯一的构件。替代地，所述压力接管能由两个彼此连接的构件构成。所述两构件包括一壳体底座和一构造用于将所述传感器安装在流动管上的螺纹件，在所述壳体底座上布置所述传感器壳体并且该壳体底座能够例如以六边形的形状构造。在本发明的范围中，接管理解为短的管状的连接件，例如至少部分地圆筒形地构造的连接件，例如具有圆的或多边形的横截面。因为在本发明的范围中所述压力连接件的压力通道构造用于至少部分地在所述压力连接件中输送所述介质并且所述流体介质通常具有高于大气压的压力和/或正常压力，在本发明的范围中所述接管也称为压力接管或压力连接件。

在本发明的范围中，压力传感器模块理解为预先组装的模块，其具有提供关于压力和/或测量值的实际测量信号的传感器元件和其他的构件，所述测量信号用于检测流体介质的压力。例如传感器元件能包括一构造为测量电桥的传感器膜，所述传感器膜具有一个或多个压阻元件和/或其他类型的敏感元件，如在压力传感器中常见的那些元件。这种压力传感器的其他可能的构型可以参考上述现有技术，尤其是KonradReif(编者)的“机动车中的传感器”，2010第一版，134-136页。然而其他的构型在原则上也是允许的。其他的构件例如可以是用于信号加工的构件，作为抵御流体介质的保护件和接触件的凝胶，构造和连接技术的构件，尤其是键合线()，胶粘剂和诸如此类，具有冲压网格和电容的塑料模制体。用于信号加工的构件例如可以是专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit-ASIC)，所述专用集成电路也作为“用户定制芯片(CustomChip)”被公开。这种电路是作为集成电路实现的电子电路。传感器元件和集成电路(ASIC)能位于两个分开的芯片上或在一个共同的芯片上。用于检测压力的压力传感器模块例如能具有一玻璃底座以及一布置在其上的作为传感器元件的硅芯片。在该硅芯片的表面例如设置一测量电桥，所述测量电桥例如能以惠斯通电桥的形式由压阻的电阻元件构造。用于压力检测所必需的膜能通过蚀刻硅芯片的背面来制造。传感器元件能与玻璃底座连接并且包括至少一个测量电桥。

第一凹部和/或第二凹部可以沟状地构造。所节制元件能关于一平行于面对所述压力传感器模块的侧和背离压力传感器模块的侧的平面对称地构造。第一凹部和第二凹部能通过处于它们之间的所述平面相反对置。节制元件能布置在压力传感器模块和压力通道的开口之间。压力通道能围绕一圆柱轴线圆柱形地构造。第一凹部和/或第二凹部能基本上垂直于圆柱轴线延伸。节制元件能基本上盘形地构造有一直径。第一凹部和/或第二凹部能完全在面对所述压力传感器模块的侧和背离所述压力传感器模块的侧的尺寸上平行于直径延伸。

在本发明的框架中盘形理解为与盘相似的形状。盘在此理解为一圆柱体，它的半径明显大于它的厚度。例如该半径是该圆柱体的厚度的至少2倍。

所述节制元件能具有至少两个倒圆的侧面和至少两个彼此对置的削平的侧面。所述侧面优选垂直于节制元件的面对压力传感器模块的侧以及背离压力传感器模块的侧延伸。第一凹部和/或第二凹部能平行于一连接两个削平的侧面方向延伸。换句话说，第一凹部和/或第二凹部平行于一假想的线延伸，所述线连接(例如垂直地连接)两个削平的侧面。所述压力传感器模块能具有一传感器芯片和一载体。该载体例如能构造为玻璃底座。该传感器芯片布置在该载体上。该节制元件能邻接该载体布置。该节制元件能至少部分地由金属(例如不锈钢)或塑料制造。

应当理解的是，该节制元件的相应的材料必须是能耐受该流体介质的。

本发明的基本构思是，借助冲床和压床对称地制造该节制元件并且压入压力通道中。由此能取消激光焊接过程和它的过程监测以及其余部分的质量监测。所述节制元件不仅能使用在用于检测流体介质的压力的传感器中，而且也能使用在用于检测流体介质的压力和温度的传感器中。因为该节制元件对称地构造，所以允许在装配时与侧无关地导入。换句话说，不需要定向装配。通过根据本发明的节制元件提供了用于避免由于在压力传感器模块的硅芯片膜上形成蒸汽泡而产生的压力峰值和气蚀效应的简单的并且较低成本的措施。由此避免了所述硅芯片膜的损坏和机械破裂。

附图说明

由下面对在附图中示意地示出的优选的实施例的说明得知本发明的其他的可选的细节和特征。

附图示出：

图1根据本发明的第一实施方式的用于检测流体介质的压力的传感器的纵截面视图；

图2本发明的节制元件的立体视图；

图3节制元件的横截面视图；

图4节制元件的俯视图；

图5用于说明工作原理的节制元件的的立体视图；

图6根据本发明的第二实施方式的用于检测流体介质的压力和温度的传感器的纵截面示图；

图7用于检测流体介质的压力和温度的传感器的局部放大图

具体实施方式

图1示出用于检测流体介质的压力的传感器10的纵截面视图。该传感器10例如能构造用于检测在内燃机的燃料管道中的燃料压力或内燃机的排气管路中废气的压力。该传感器10具有传感器壳体12，压力连接件14，六角形式的壳体下部部件16和用于检测流体介质的压力的压力传感器模块18。所述压力传感器模块18至少部分布置在传感器壳体12内部。该传感器壳体12布置在壳体下部部件16上。该传感器壳体12例如构造为用于与在此未详细示出的电插头连接的插头壳体。

所述压力连接件14能至少部分地由金属，轻金属或它们的合金制造。该压力连接件14例如能由铝或铝合金制造。该压力连接件14能制造为旋转件，压铸件，冷成型件或金属注塑成型件。所述压力连接件14能构造为围绕一旋转轴线旋转对称。该压力连接件14例如构造为圆柱形的压力接管。为了连接燃料管道或连接在其他的为此设置的位置上，该压力连接件14具有外螺纹20。该压力连接件14和该壳体下部部件16能一体地构造或构造成两个彼此连接的构件。所述传感器壳体12与压力连接件14或者壳体下部部件16固定连接。所述压力连接件14具有压力通道22。该压力通道22具有位于该压力连接件14的指向流体介质的端部26上的开口24。该压力通道22用于将被加载压力的流体介质供应给压力传感器模块18。该压力通道22尤其能围绕同时是压力连接件14的旋转轴线的圆柱轴线28圆柱形地构造。

所述传感器10另外具有一节制元件30。该节制元件用于阻尼由于在流体介质中形成蒸汽泡而产生的高的压力脉冲和气蚀效应。该节制元件30对称地构造，如下述详细描述的那样，并且布置在该压力通道22的开口24和压力传感器模块18之间。如在图1中所示，该节制元件30例如能布置在开口24的区域中或位于压力通道22中的任意位置上。

图2示出节制元件30的立体视图。该节制元件30基本上盘形地构造。该节制元件30具有面对压力传感器模块的侧32和背离压力传感器模块的侧34。此外，该节制元件30具有至少两个倒圆的侧面36和两削平的侧面38。倒圆的侧面36和削平的侧面38垂直于面对压力传感器模块的侧32以及背离压力传感器模块的侧34布置。

图3示出节制元件30的横截面视图。所述节制元件30在面对压力传感器模块的侧32上具有至少一个第一凹部40和在背离压力传感器模块的侧34上具有至少一个第二凹部42。第一凹部40和/或第二凹部42能沟状地构造。第一凹部40和第二凹部42例如具有一圆形的横截面，其具有从0.25mm到0.35mm(例如0.30mm)的半径44。第一凹部40和第二凹部42尤其能具有半圆形的横截面，从而所述半径44对应于第一凹部40以及第二凹部42的深度46。第一凹部40和/或第二凹部42能在此倒圆地以从0.095mm到0.15mm(例如是0.1mm)的半径48过渡到面对所述压力传感器模块的侧32以及背离所述压力传感器模块的侧34。如上文中提到的，对称地构造该节制元件30。尤其该节制元件30盘形地并且关于平面50对称地构造。该平面50平行于面对所述压力传感器模块的侧32和背离所述压力传感器模块的侧34延伸。该平面50由此是中间平面。第一凹部40和第二凹部42通过位于它们之间的所述平面50相反对置。所述节制元件30具有例如1.0mm的高度52。此外，该节制元件30由于盘形具有从2.95mm到3.05mm(例如3.0mm)的直径54。

图4示出所述节制元件30的俯视图。可看出的是，第一凹部40或者第二凹部42完全延伸穿过面对所述压力传感器模块的侧32或者背离所述压力传感器模块的侧34。第一凹部40和第二凹部42能完全在面对所述压力传感器模块的侧32和背离所述压力传感器模块的侧34的尺寸56上平行于所述直径54地延伸。第一凹部40和第二凹部42尤其平行于一连接两削平的侧面38的方向延伸。此外可以看出，第一凹部40和第二凹部42分别通到削平的侧面38。所述节制元件30具有长度58，所述长度是该节制元件30垂直于所述削平的侧面38的尺寸，对于第一凹部40和第二凹部42，该长度从2.35mm到2.45mm，例如2.4mm。

图5示出用于说明所述工作原理的所述节制元件30的立体视图。可以看出的是，所述节制元件30的入流在背离所述压力传感器模块的侧34上。箭头60在此示例性地指明取决于系统出现的高的压力脉冲。由于该节流阀30呈双沟板形状的特别的几何形状，压力脉冲在第二凹部42和所述削平的侧面38的区域中多次转向和被阻尼，如通过箭头62和64所指明的那样。由于取决于系统的低压效应，与此相关的蒸汽泡形成以及由于回流的压力波产生的气穴泡最迟在直接在所述节制元件30下游的在此未详细示出的死区(Totvolumen)爆裂并且因此避开所述压力传感器模块18。

图6示出根据本发明的第二实施方式的用于检测流体介质的压力和温度的传感器10的纵截面视图。下文仅说明相对于第一实施方式的区别并且相同的构件设置有同样的参考标号。为了检测流体介质的温度，所述传感器10具有温度测量传感器66。该温度测量传感器66例如能构造为NTC(NegativeTemperatureCoefficient，负温度系数件)。该温度测量传感器66布置在套管68中。该套管68与壳体下部部件16连接。该套管68能由轻金属，金属或它们的合金制造。例如该套管68由不锈钢制造。该套管68例如能制造为深拉件或冷成型件。该套管68从所述压力连接件14伸出或从该压力连接件向外凸出。

图7示出图6的传感器10的局部放大图。所述压力传感器模块18另外具有一带有传感器膜72的传感器芯片70和载体74。该传感器芯片70布置在该载体74上，例如借助玻璃底座76。尤其可以看出所述压力传感器模块18，所述载体74，所述节制元件30以及在所述压力连接件14中的压力通道22的布置。如从图7中可看出的那样，所述节制元件30邻接所述载体74布置。第二实施方式的所述传感器10的所述节制元件30的工作原理在原则上与第一实施方式的所述传感器10的所述节制元件30的工作原理没有区别。在第二实施方式的所述传感器10中，所述死区直接在节制元件30后面位于载体74中。相应地，压力波和气穴泡避开所述传感器膜72。由此避免了所述传感器膜72的损坏和机械破裂。

Claims (10)

1.一种用于检测流体介质的压力的传感器(10)，其包括一传感器壳体(12)、一至少部分地布置在所述传感器壳体(12)中的压力传感器模块(18)、一具有压力通道(22)的压力连接件(14)和用于节制所述压力通道(22)中存在的压力的节制元件(30)，其特征是，所述节制元件(30)在面对所述压力传感器模块(18)的侧(32)具有至少一个第一凹部(40)并且在背离所述压力传感器模块(18)的侧(34)具有至少一个第二凹部(42)。

2.如权利要求1所述的传感器(10)，其中，所述第一凹部(40)和/或所述第二凹部(42)构造为沟状的。

3.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述节制元件(30)构造为关于一平行于面对所述压力传感器模块(18)的侧(32)和背离所述压力传感器模块(18)的侧(34)的平面(50)对称。

4.如权利要求3所述的传感器(10)，其中，所述第一凹部(40)和所述第二凹部(42)通过处于它们之间的所述平面(50)相反对置。

5.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述节制元件(30)布置在所述压力传感器模块(18)与所述压力通道(22)的开口(24)之间。

6.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述压力通道(22)围绕一圆柱轴线(28)圆柱形地构造，其中，所述第一凹部(40)和/或所述第二凹部(42)基本上垂直于所述圆柱轴线(28)延伸。

7.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述节制元件(30)基本上盘形地构造有直径(54)，其中，所述第一凹部(40)和/或所述第二凹部(42)完全在面对所述压力传感器模块(18)的侧(32)的和/或背离所述压力传感器模块(18)的侧(34)的尺寸(56)上平行于所述直径(54)延伸。

8.如权利要求7所述的传感器(10)，其中，所述节制元件(30)具有至少两个倒圆的侧面(36)和至少两个对置的削平的侧面(38)，其中，所述第一凹部(40)和/或所述第二凹部(42)平行于一连接两个所述削平的侧面(38)的方向延伸。

9.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述压力传感器模块(18)具有一传感器芯片(70)和一载体(74)，其中，所述传感器芯片(70)布置在所述载体(74)上，其中，所述节制元件(30)布置为邻接所述载体(74)。

10.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述节制元件(30)至少部分地由金属或塑料制造。