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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Drucksensor,
zum Erfassen von Messwerten, mit einem Gehäuse, mit zumindest
einem darin befestigten elektrisch leitenden Kontakt und mit einem
elektrisch leitenden Kabel, das zumindest abschnittsweise elektrisch
isolierend von einer Isolationsschicht ummantelt ist.
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Aus
dem Stand der Technik, etwa der
DE 103 15 405 A1 und der
EP 1518099 B1 sind Vorrichtungen
zur Druckmessung bekannt. Aus diesen Druckschriften sind Vorrichtungen
zur Druckmessung, insbesondere zur Hochdruckmessung, mit einem in
einem Sensorgehäuse angeordneten Druckaufnehmer bekannt,
wobei das Sensorgehäuse ein mit einem Druckanschlussstutzen
versehenes erstes Sensorgehäuseteil und ein mit einem elektrischen Anschluss
versehenes zweites Sensorgehäuseteil aufweist, wobei, um
den Fertigungsaufwand zu verringern, das zweite Sensorgehäuseteil
mittels eines zwischen dem ersten Sensorgehäuseteil und
dem zweiten Sensorgehäuseteil angeordneten Verbindungsteils
an dem ersten Sensorgehäuseteil befestigt ist, wobei das
Verbindungsteil bspw. als einfaches Stanzbiegeteil oder dünnwandiges
Rohrteil gefertigt ist.
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In
Kraftfahrzeugen werden Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere
Benzin- oder Dieselmotoren eingesetzt, wobei diese Verbrennungskraftmaschinen
mit einer Vielzahl von elektrischen Komponenten, wie z. B. Sensoren
und Aktoren versehen sind. Diese Sensoren und Aktoren sind elektrisch
betrieben. Sie sind mit elektrisch leitenden Kabeln häufig über
Steckverbindungen, zum Erreichen eines elektrischen Anschlusses,
verbunden. Durch die wachsenden Anforderungen bzgl. Verbrauchsreduzierung
und Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschinen, kommt es
zu einer Zunahme an Schwingungen und Vibrationen, denen die Sensoren zusammen
mit den an ihnen angeschlossenen Kabeln gerecht werden müssen.
Beispielsweise werden zunehmende Schwingungsbelastungen an Kraftstoff-Rails
von Kraftstoff-Direkteinspritzsystemen beobachtet. Dies führt
dazu, dass die Sensoren anspruchsvollere Schwingungsanforderungen
erfül len müssen, insbesondere in puncto einer
Vibrationsfestigkeit, denen elektrische Stecksysteme nicht mehr gerecht
werden können. Solche elektrischen Stecksysteme erfüllen
extreme Vibrationsfestigkeitsanforderungen nicht mehr und sind daher
für besonders verbrauchsreduzierte und leistungsgesteigerte
Verbrennungskraftmaschinen nicht verwendbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße Weiterentwicklung eines gattungsgemäßen
Sensors wird dadurch erreicht, dass das Kabel über eine
ein Ende des Kabels umgebende Aderendhülse elektrisch leitend
mit dem Kontakt verbunden ist und zwischen der Aderendhülse
und dem Kontakt ein Stoffschluss vorliegt.
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Bei
einer derartigen Gestaltung ist es möglich, dass der Sensor
höheren Vibrationen unterwerfbar ist, als herkömmliche
Sensoren, da kein Lösen der stromversorgenden Elemente
vom Sensor mehr auftritt. Selbst in späten Planungsphasen
eines Projektes, innerhalb dessen ein Sensor an einem Sekundäraggregat
eingesetzt werden soll, ist es möglich, auch kurzfristig
entsprechende Sensoren mit einer erfindungsgemäßen
Anbindung an Kabel zu realisieren, was die Planungsflexibilität
deutlich erhöht. Durch das direkte Anbinden der Kabel an
den Sensor über die Aderendhülse wird die Prozesssicherheit
erhöht. Einerseits lässt sich durch eine Kontaktierung von
in dem Kabel enthaltenen Drähten nicht die Maßhaltigkeit
der Aderendhülse erreichen und andererseits wird durch
die notwendige Anpresskraft an Schweißkontakten und/oder
Lötköpfen ein entsprechendes Drahtbündel
im Stand der Technik verformt, was dann dort zu Schwankungen bei
der Kontaktfläche führt, die höher als
bei Verwendung von Aderendhülsen sind. Bei einer erfindungsgemäßen
Sensorausgestaltung lassen sich Schwankungen bei der Festigkeit
der Schweißverbindung durch Verwendung der Aderendhülse
reduzieren. Ferner bündelt die Aderendhülse die
in dem Kabel eventuell vorhandene Vielzahl an Drähte. Dadurch
werden Kurzschlüsse einzelner Drähte des Kabels
mit Nachbarkontakten verhindert.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen werden in Unteransprüchen beansprucht
und nachfolgend näher erläutert.
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So
ist es von Vorteil, wenn zwischen der Aderendhülse und
dem Kabel ein Kraftschluss vorliegt. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass einerseits die Aderendhülse über dem Stoffschluss
fest mit dem Kontakt verbunden ist und andererseits das Kabel, mit
seinen evtl. zahlreich vorhandenen Drähten, oder alternativ
nur einen Ader, mit der Aderendhülse fest verbunden ist.
Ein dauerhafter Verbund wird erreicht.
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Es
können Standardkomponenten als Partner für die
Schweißverbindung zum Einsatz kommen, insbesondere können
sensorseitig Standardsteckkontakte zum Einsatz kommen und kabelseitige Standard-Aderendhülsen
verwendet werden. Es sind bei einer derartigen vorteilhaften Ausführungsform,
in der der Kraftschluss über eine Crimpverbindung erreicht
ist, keine neu anzufertigenden Metall-Einlegeteile notwendig. Es
kann dadurch sowohl der Entwicklungsaufwand und/oder die Entwicklungszeit stark
reduziert werden, als auch der hohe Aufwand für Stanz-
und Biegewerkzeuge für neue Metallteile vermieden werden.
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Wenn
das Kabel an einem dem Kontakt zugewandten Ende von der Isolationsschutz
befreit elektrisch leitend mit der Aderendhülse vercrimpt
ist, so kann auf eine zusätzliche Sicherungsmöglichkeit zwischen
der Aderendhülse und dem stromleitenden Bereich des Kabels
verzichtet werden, da Crimpverbindungen langlebige, einen Kraftschluss
erreichende Verbindungsarten sind, die nur geringer Alterung unterliegen.
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Um
auf zusätzliche Zugentlastungen im Gehäuse verzichten
zu können, ist es von Vorteil, wenn ein Doppelcrimp bzgl.
der Crimpverbindung erreicht wird, indem die Aderendhülse
auf einem von der Isolationsschicht umgebenden Bereich aufgecrimpt
ist. Es wird also zusätzlich zu einer Crimpverbindung im leitenden
Bereich des Kabels auch eine Crimpverbindung im nichtleitenden Bereich
des Kabels durch die Aderendhülse hervorgerufen, so dass
geforderte Belastungswerte des Sensors erfüllt sind. Durch
den Stützeffekt des Doppelcrimps, der eine Bewegung nicht
isolierter Bereiche des Kabels durch Schwingungsbelastungen verhindert,
wird das Risiko für eine Ermüdung der Drähte
des Kabels reduziert.
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Um
besonders hohen Schwingungsanforderungen gerecht zu werden ist es
von Vorteil, wenn der Stoffschluss als Schweiß- oder Lötverbindung
ausgestaltet ist. Durch die definierte Geometrie der Aderendhülse
und der flach ausgeschnittenen Kontakte lässt sich eine
hochfeste Anbindung des Kabels beim Schweißprozess erreichen.
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Es
ist ferner von Vorteil, wenn die Aderendhülse im unvercrimpten
Zustand als ein einseitig offenes U- oder V-förmiges Blechelement
ausgeformt ist. Auf diese Art und Weise wird die Montage des Kabels in
der Aderendhülse erleichtert. Gerade metallische Blechelemente
sind mit herkömmlichen Mitteln besonders schnell und kostengünstig
herstellbar. Insbesondere sind auch solche Elemente einfach fremdbeziehbar.
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Die
Verformbarkeit der Aderendhülse wird verbessert, wenn quer,
vorzugsweise orthogonal zu einer Längsachse der Aderendhülse
angeordnete Aussparungen angeordnet sind, insbesondere in einem
Bereich, der mit der Isolationsschicht in Anlage befindlich ist.
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Die
Crimpverbindung lässt sich dann besonders einfach, sicher
und kraftgleichmäßig herstellen, wenn die Flansche
der Aderendhülse, orthogonal zur Längsachse gemessen,
einen niedrigeren Endbereich zur Anlage an dem von der Isolationsschicht
befreiten Bereich des Kabels aufweisen und einen höheren
Endbereich zur Anlage an die Isolationsschicht aufweisen.
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Wenn
der Sensor als Rail-Drucksensor zum Einsatz in einem Kraftstoff-Direkteinspritzsystem ausgebildet
ist, so wird dort keine anfällige Steckverbindung mehr
notwendig.
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Es
ist ferner von Vorteil, wenn eine Umfangsfläche der Aderendhülse,
die flächig auf der Oberfläche der Kontakte aufgeschweißt
ist und die Längsachse der Aderendhülse parallel
zu einer Längsachse der Kontakte ausgerichtet ist. Auf
diese Weise wird der Montageprozess vereinfacht und Bauraum, der
nur in geringem Maße zur Verfügung steht, besonders
effizient genutzt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Drucksensors mit einem Gehäuseboden, aus dem als Flachkontakte
ausgebildete Kontakte abstehen,
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2 eine
Frontansicht des Sensors aus 1 mit an
den Flachkontakten angebrachten Kabeln, wobei die Kabel erfindungsgemäß mittels
Aderendhülsen an den Flachkontakten angeschweißt sind,
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3 eine
perspektivische Detaildarstellung dreier isoliert dargestellter
Kontakte und dreier isoliert dargestellter Kabel mit an den den
Kontakten zugewandten Enden angebrachten Aderendhülsen,
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4 einen
zusammengebauten Zustand der Kabel mit Aderendhülsen an
den Kontakten in einer perspektivischen Ansicht,
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5 eine
weitere perspektivische Ansicht der an den Kontakten angebrachten
Kabeln mit Aderendhülsen,
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6 eine
Seitenansicht einer Aderendhülse im unvercrimpten Zustand,
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7 einen
Querschnitt durch die Aderendhülse aus 6 entlang
der Linie VII,
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8 ein
Querschnitt durch die erfindungsgemäße Aderendhülse
aus 6 entlang der Linie VIII und
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9 ein
Querschnitt durch eine vercrimpte Aderendhülse im verbauten
Zustand, in dem eine Vielzahl von Drähten des Kabels von
der Aderendhülse umschlossen sind.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis
der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Sensor 1 in perspektivischer
Ansicht dargestellt. Dieser Sensor 1 ist ein Drucksensor,
insbesondere ein Rail-Drucksensor eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems
einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wie einem
Pkw oder einem Lkw.
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Der
Drucksensor weist einen Stutzen 2 auf, der eine Druckmessleitung
beherbergt, um Drücke zu erfassen. Auf der dem Stutzen
gegenüberliegenden Seite ist ein Abschnitt des Sensors 1 als
Gehäuse 3 ausgebildet. Aus dem Gehäuse 3,
in einer stutzenfernen Richtung vom Sensor 1 abstehend,
sind drei Kontakte 4 angeordnet.
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Die
Kontakte 4 sind aus Metall gefertigte Flachkontakte, insbesondere
Blechelemente, die in das aus Kunststoff gefertigte Gehäuse 3 eingespritzt sind.
Die Kontakte 4 sind so ausgestaltet, dass sie elektrischen
Strom leiten können. Im Regelfall sind sie mit einem Sensierelement
des Sensors 1 verbunden, wobei dort Druckschwankungen und
Druckveränderungen zu Veränderungen eines elektrischen Stromflusses
führen, so dass die Kontakte 4 des elektrischen
Stroms in unterschiedlicher Stärke an ein Peripheriegerät
leiten.
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Dieses
Weiterleiten der Ströme erfolgt über ein Kabel 5.
In 2 ist ein solches Kabel 5 dargestellt.
Aus den 3 bis 5 ist ferner
zu entnehmen, dass jeweils ein Kabel 5 mit einem Kontakt 4 verbunden
ist und so alle drei Kontakte 4 mit drei Kabeln 5 verbunden
sind.
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Die
Anbindbarkeit der Kontakte 4 in dem Gehäuse 3 wird
besonders nachhaltig durch die als Flachkontakte ausgebildeten abgewinkelten
Kontakte 4, wie in den 3 bis 5 zu
erkennen, erreicht.
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An
den Kontakten 4 zugewandten Enden 6 der Kabel 5 sind
Aderendhülsen 7 auf die Kabel aufgecrimpt. Die
Kabel weisen einerseits stromführende Elemente, wie eine
Ader oder Drähte auf und andererseits eine die Drähte
oder die Ader ummantelnde Isolationsschicht auf.
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Die
Aderendhülse 7 ist auf das Kabel 5 so aufgesetzt,
dass es sowohl mit der Ader oder den Drähten vercrimpt
ist, als auch mit der Isolationsschicht vercrimpt ist. Die Aderendhülse 7 wird
mit ihrer Mantelfläche, insbesondere ihrer Umfangsfläche, flächig
auf die Oberfläche der Kontakte 4 aufgelegt und
mittels einer Schweiß- und/oder Lötverbindung mit
den Kontakten 4 unlösbar verbunden.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die stromführenden Elemente
des Kabels 5 bis zu einem oder sogar zwei Millimeter aus
der Aderendhülse 7 hervorstehen. Dieser Bereich
wird als Überstand 8 bezeichnet und ist von Vorteil,
um sicherzustellen, dass eine ausreichend gute elektrische Verbindung
des Kabels 5 mit der Aderendhülse besteht. Ist
ein solcher Überstand 8 optisch detektierbar,
so ist sichergestellt, dass eine ausreichend gute Leitfähigkeit
von der Aderendhülse über das Kabel zu dem Peripheriegerät
erreicht ist.
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In
den 4 und 5 ist in einem Verbundbereich 9 die
Verbindung zwischen der Aderendhülse 7 einerseits
und den Kontakten 4 andererseits realisiert.
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In 6 ist
eine Längsansicht der Aderendhülse 7 im
unvercrimpten Zustand ohne Kabel dargestellt. Dabei sind zwei Aussparungen 10 orthogonal zu
einer Längsachse 11 in zwei zueinander U- oder V-förmig
angeordneten Flanken 12 ausgebildet. Die Flanken 12 sind
dabei in einem ersten Bereich 13 angeordnet, der niedrigere
Flanken 12 als in einem zweiten Bereich 14 aufweist.
Die höhere ist dabei orthogonal zur Längsachse 11 von
einer Unterkante 15 der Aderendhülse 7 gemessen.
In dem ersten Bereich 13 findet ein Vercrimpen der Aderendhülse 7 mit
dem abisolierten Enden des Kabels 5 statt. Im zweiten Bereich 14 findet
eine Vercrimpung der Aderendhülse 7 mit der auf
dem Kabel 5 angebrachten Isolationsschicht statt. Eine
entsprechende Aufteilung der Aderendhülse 7 in
dem ersten Bereich 13 und dem zweiten Bereich 14 ist
auch in 3 angedeutet.
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In 9 ist
ein Querschnitt durch die Aderendhülse 7 im aufgecrimpten
Zustand auf das Kabel dargestellt. Dabei umgreifen die Flanken 12 eine Vielzahl
von Drähte 15 des Kabels 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10315405
A1 [0002]
- - EP 1518099 B1 [0002]