DE102009025486B4 - Pressure sensor, use of the pressure sensor and manufacturing method for the pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor, use of the pressure sensor and manufacturing method for the pressure sensor Download PDF

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Abstract

Drucksensor (10) mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System messbar ist, umfassend: a) einen Befestigungsabschnitt (20), mit dem der Drucksensor (10) an oder in dem mit Druck beaufschlagten System befestigbar ist, b) einen Messabschnitt (30), mit dem der Druck des Mediums in dem mit Druck beaufschlagten System direkt oder indirekt erfassbar ist, und in dem c) der Messabschnitt (30) derart an dem Befestigungsabschnitt (20) angeordnet ist, dass im Betrieb das zu messende Medium einen Druck auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnittes (20) ausübt, so dass der Messabschnitt (30) mindestens in einer axialen Richtung des Drucksensors (10) gegen den Befestigungsabschnitt (20) gedrückt wird, der weiterhin d) eine Auswerteelektronik aufweist, die innerhalb des Befestigungsabschnitts (20) angeordnet und mit dem Messabschnitt (30) verbunden ist.A pressure sensor (10) for measuring a pressure of a medium in a pressurized system, comprising: a) a mounting portion (20) for attaching the pressure sensor (10) to or in the pressurized system; b) a Measuring section (30), with which the pressure of the medium in the pressurized system is directly or indirectly detectable, and in which c) the measuring section (30) is arranged on the mounting portion (20), that in operation the medium to be measured exerts a pressure on the measuring section in the direction of the fastening section (20), so that the measuring section (30) is pressed against the fastening section (20) in at least one axial direction of the pressure sensor (10), which furthermore has d) an evaluation electronics which are inside the fastening portion (20) is arranged and connected to the measuring section (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System messbar ist, eine Verwendung des Drucksensors in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine sowie ein Herstellungsverfahren des Drucksensors mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System gemessen werden kann.The present invention relates to a pressure sensor with which a pressure of a medium in a pressurized system is measurable, a use of the pressure sensor in an injection system of an internal combustion engine, and a manufacturing method of the pressure sensor with which a pressure of a medium in a pressurized system can be measured ,

Drucksensoren werden zum Messen eines Drucks eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System verwendet. Beispielhaft kann das mit Druck beaufschlagte System das Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine sein. Weiter Bezug nehmend auf dieses Beispiel kann das Medium in Abhängigkeit von der jeweiligen Brennkraftmaschine Benzin, Diesel, ein Biokraftstoff oder ein sonstiger flüssiger Kraftstoff sein.Pressure sensors are used to measure a pressure of a medium in a pressurized system. By way of example, the pressurized system may be the injection system of an internal combustion engine. Still referring to this example, depending on the particular engine, the medium may be gasoline, diesel, biofuel, or other liquid fuel.

Weiterhin bestehen solche Drucksensoren üblicherweise aus einem Dichtabschnitt, einem Befestigungsabschnitt und einem Messabschnitt. Zusätzlich umfasst der Drucksensor ein Gehäuse in dem eine Auswerteelektronik beinhaltet ist sowie einen Dehnungsmessstreifen, der an dem Messabschnitt angeordnet ist. Eine Unterscheidung verschiedener Drucksensoren kann aufgrund ihrer Ausgestaltungsform getroffen werden.Furthermore, such pressure sensors usually consist of a sealing section, a fastening section and a measuring section. In addition, the pressure sensor comprises a housing in which a transmitter is included and a strain gauge, which is arranged on the measuring section. A distinction of different pressure sensors can be made due to their design.

1 stellt eine monolithische Ausgestaltung des Drucksensors dar. Der Drucksensor weist einen Befestigungsabschnitt 20 mit einem Außengewinde, einen Messabschnitt 30 und einen Dichtabschnitt 40 auf. Mit Hilfe des Außengewindes ist der Drucksensor in einer Öffnung mit Innengewinde befestigbar. Die Öffnung besteht aus einem ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser. Der erste Durchmesser ist größer als der zweite Durchmesser, wodurch sich eine Stufe zwischen den beiden Abschnitten ausbildet. Weiterhin weist der erste Durchmesser im vorliegenden Beispiel ein Innengewinde auf, um mit dem Außengewinde des Befestigungsabschnitts des Drucksensors in Eingriff zu stehen. 1 illustrates a monolithic embodiment of the pressure sensor. The pressure sensor has a mounting portion 20 with an external thread, a measuring section 30 and a sealing section 40 on. With the help of the external thread of the pressure sensor can be fastened in an opening with internal thread. The opening consists of a first section with a first diameter and a second section with a second diameter. The first diameter is larger than the second diameter, thereby forming a step between the two sections. Further, in the present example, the first diameter has an internal thread to be engaged with the external thread of the mounting portion of the pressure sensor.

Der Drucksensor wird nun soweit in die Öffnung hineingeschraubt, bis der Dichtabschnitt mit der Stufe zwischen den beiden Abschnitten der Öffnung in Kontakt kommt. Der Dichtabschnitt dient zum Abdichten der Flüssigkeit gegenüber der Umgebung. Wird das Einspritzsystem im vorliegenden Beispiel mit Kraftstoff gefüllt, füllt sich der Befestigungsabschnitt 20 und eine Ausbuchtung des Messabschnitts 30 mit Kraftstoff.The pressure sensor is now screwed into the opening until the sealing section comes into contact with the step between the two sections of the opening. The sealing portion serves to seal the liquid from the environment. If the injection system is filled with fuel in the present example, the attachment section fills 20 and a bulge of the measuring section 30 with fuel.

Der Befestigungsabschnitt 20 und der Messabschnitt 30 sind bei dieser Ausführungsform einteilig ausgebildet. Dadurch werden Kerben und damit Spannungsspitzen in dem mit Druck beaufschlagten Teil des Drucksensors auf ein Minimum reduziert. Hierdurch sind höhere dynamische Festigkeiten des Drucksensors im Vergleich zur Stand der Technik Ausführungsform gemäß 2A erzielbar. Auf diese Ausführungsform wird im Folgenden detailliert eingegangen.The attachment section 20 and the measuring section 30 are integrally formed in this embodiment. As a result, notches and thus stress peaks in the pressurized part of the pressure sensor are reduced to a minimum. As a result, higher dynamic strengths of the pressure sensor compared to the prior art embodiment according to 2A achievable. This embodiment will be discussed in detail below.

Ein Nachteil der Ausgestaltung gemäß 1 ist ein im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 2A höherer Aufwand und damit höhere Kosten zur mechanischen Bearbeitung. Ein Dehnungsmessstreifen zur Messung des Drucks muss außerdem in mehreren Beschichtungsprozessen aufgebracht werden. Die Größe des zu beschichtenden Bauteils führt ebenfalls zu höheren Herstellungskosten.A disadvantage of the embodiment according to 1 is a compared to the embodiment according to 2A higher costs and thus higher costs for mechanical processing. A strain gauge for measuring the pressure must also be applied in several coating processes. The size of the component to be coated also leads to higher production costs.

2A zeigt einen Drucksensor 10 mit Schweißkonstruktion, bei dem der Messabschnitt 30 als separates Bauteil an den Befestigungsabschnitt 20 angeschweißt ist. 2B zeigt die Verbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt 20 und dem Messabschnitt 30 aus 2A. Eine Schweißnaht 62 verbindet den Messabschnitt 30 und den Befestigungsabschnitt 20. Die Schweißnaht 62 ist konstruktionsbedingt direkt dem Druck des Mediums ausgesetzt, beispielsweise dem Kraftstoffdruck im Einspritzsystem sowie dem Kraftstoff selbst. Zusätzlich ist die Schweißnaht mit einer Schweißbadsicherung 60 abgesichert. 2A shows a pressure sensor 10 with welded construction, in which the measuring section 30 as a separate component to the attachment section 20 is welded. 2 B shows the connection between the attachment portion 20 and the measuring section 30 out 2A , A weld 62 connects the measuring section 30 and the attachment section 20 , The weld 62 Due to the design, it is directly exposed to the pressure of the medium, for example the fuel pressure in the injection system as well as the fuel itself. In addition, the weld seam is provided with a weld pool protection 60 hedged.

Da der Messabschnitt 30 ein separates Bauteil ist, ist die mechanische Fertigung sowie die Aufbringung des Dehnungsmessstreifens kostengünstiger im Vergleich zu dem oben ausgeführten Beispiel aus 1. Allerdings ist insbesondere die mit dem Innendruck belastete Schweißnaht 62, besonders die notwendige Schweißbadsicherung 60, nachteilig. Die Schweißnaht 62 stellt eine Kerbstelle dar, die die dynamische Festigkeit konstruktionsbedingt auf einen bestimmten Innendruck begrenzt. Diese Innendruckgrenze liegt derzeit bei rund 2.000 bar.As the measuring section 30 is a separate component, the mechanical manufacturing and the application of the strain gauge is less expensive compared to the above example 1 , However, in particular, the load with the internal pressure welded seam 62 , especially the necessary weld pool protection 60 , disadvantageous. The weld 62 represents a notch which limits the dynamic strength by design to a certain internal pressure. This internal pressure limit is currently around 2,000 bar.

Die Offenlegungsschriften DE 100 18 620 A1 sowie WO 01/23855 A2 offenbaren zwei weitere solche Drucksensoreinrichtungen zur Messung von hohen Drücken, wie diese speziell in Kraftstoff-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. Diese Drucksensoreinrichtungen weisen hut- oder rohrförmige Messkörper auf, die einseitig mit dem Arbeitsmedium druckbeaufschlagt und dadurch einer Verformung unterworfen werden, welche wiederum ein Maß für den Druck bildet und mittels eines Sensorelements erfaassbar ist.The publications DE 100 18 620 A1 such as WO 01/23855 A2 disclose two more such pressure sensor devices for measuring high pressures, as are used especially in fuel injection systems of internal combustion engines. These pressure sensor devices have hat-shaped or tubular measuring bodies, which are pressurized on one side with the working medium and thereby subjected to deformation, which in turn forms a measure of the pressure and can be detected by means of a sensor element.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Optimierung eines Drucksensors im Hinblick auf die dynamische Festigkeit im Vergleich zum Stand der Technik sowie im Hinblick auf dessen Verwendung und dessen Herstellungsverfahren.The object of the present invention is therefore to optimize a pressure sensor in terms of dynamic strength compared to the prior art as well as with regard to its use and its manufacturing method.

Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drucksensor gemäß Anspruch 1, eine Verwendung des Drucksensors in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6 sowie ein Herstellungsverfahren eines Drucksensors gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen. The present object is achieved by a pressure sensor according to claim 1, a use of the pressure sensor in an injection system of an internal combustion engine according to claim 6 and a manufacturing method of a pressure sensor according to claim 9. Advantageous embodiments will become apparent from the description, the drawings and the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Drucksensor mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System messbar ist umfasst: einen Befestigungsabschnitt, mit dem der Drucksensor an oder in dem mit Druck beaufschlagten System befestigbar ist, einen Messabschnitt, mit dem der Druck des Mediums in den mit Druck beaufschlagten System direkt oder indirekt erfassbar ist, während der Messabschnitt derart an dem Befestigungsabschnitt angeordnet ist, dass im Betrieb das zu messende Medium eine Kraft auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnittes ausübt, so dass der Messabschnitt mindestens in einer axialen Richtung gegen den Befestigungsabschnitt gedrückt wird, sowie eine Auswerteelektronik, die innerhalb des Befestigungsabschnitts angeordnet und mit dem Messabschnitt verbunden ist.A pressure sensor according to the invention with which a pressure of a medium in a pressurized system is measurable comprises: a mounting portion, with which the pressure sensor can be fastened to or in the pressurized system, a measuring section, with which the pressure of the medium in the pressure acted upon system is directly or indirectly detected, while the measuring section is arranged on the mounting portion, that in operation the medium to be measured exerts a force on the measuring section in the direction of the mounting portion, so that the measuring portion is pressed against the mounting portion at least in an axial direction , And an evaluation, which is disposed within the mounting portion and connected to the measuring section.

Die Auswertelektronik ist dabei innerhalb des Befestigungsabschnitts angeordnet und mit dem Messabschnitt verbunden. Auf diese Weise ist eine kompaktere Bauweise des Drucksensors realisierbar. Die Verbindung zwischen Auswertelektronik und Messabschnitt kann beispielsweise mittels Bonden oder über Federkontakte erfolgen.The evaluation electronics are arranged within the attachment section and connected to the measuring section. In this way, a more compact design of the pressure sensor can be realized. The connection between the evaluation and the measuring section can be done for example by means of bonding or spring contacts.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Drucksensors kann ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System gemessen werden. Zur Befestigung des Drucksensors an dem oder in dem System wird ein Befestigungsabschnitt verwendet. Weiterhin weist der Drucksensor einen Messabschnitt auf. Mit diesem kann der Druck des Mediums in dem System direkt oder indirekt erfasst werden. Erfindungsgemäß ist der Messabschnitt derart an dem Befestigungsabschnitt angeordnet, dass der Messabschnitt durch das Medium gegen den Befestigungsabschnitt gedrückt wird. Das zu messende Medium übt also eine resultierende Kraft in axialer Richtung auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnitts aus.With the aid of the pressure sensor according to the invention, a pressure of a medium in a pressurized system can be measured. To attach the pressure sensor to or in the system, a mounting portion is used. Furthermore, the pressure sensor has a measuring section. With this, the pressure of the medium in the system can be detected directly or indirectly. According to the invention, the measuring section is arranged on the fastening section such that the measuring section is pressed against the fastening section by the medium. The medium to be measured thus exerts a resultant force in the axial direction on the measuring section in the direction of the fastening section.

Vorteilhafterweise sind der Messabschnitt und der Befestigungsabschnitt zwei separate Bauteile. Eine Verbindung zwischen Messabschnitt und Befestigungsabschnitt steht aufgrund der obigen Anordnung dann nicht mit dem zu messenden Medium in Kontakt. Daher stellt diese Verbindung auch keine Kerbstelle des Drucksensors dar. Im Vergleich zu der monolithischen Ausgestaltung entfallen also die Kerbwirkung der langen Zugangsbohrung durch das Befestigungselement sowie der Übergang zum Messelement. Somit wird der Drucksensor hinsichtlich seiner dynamischen Druckfestigkeit nicht nachteilig beeinflusst. Weiterhin wird der Messabschnitt von dem zu messenden Medium automatisch gegen den Befestigungsabschnitt gedrückt.Advantageously, the measuring section and the fastening section are two separate components. A connection between measuring section and mounting portion is then due to the above arrangement in contact with the medium to be measured in contact. Therefore, this compound also does not constitute a notch point of the pressure sensor. Compared to the monolithic embodiment, the notch effect of the long access bore through the fastening element and the transition to the measuring element are therefore eliminated. Thus, the pressure sensor is not adversely affected in terms of its dynamic compressive strength. Furthermore, the measuring section is automatically pressed by the medium to be measured against the mounting portion.

Ein Vorteil der separaten Bauteile für den Messabschnitt und den Befestigungsabschnitt ist, dass ein Grundkörper des Messabschnitts sehr klein und daher sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Weiterhin können Dehnungsmessstreifen aufgrund der geringen Bauteilgröße des Messabschnitts kostengünstig aufgebracht werden.An advantage of the separate components for the measuring section and the fastening section is that a main body of the measuring section can be made very small and therefore very cost-effective. Furthermore, strain gauges can be applied inexpensively due to the small component size of the measuring section.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Messabschnitt zwei gegenüberliegende Seiten auf, von denen eine erste Seite mit dem zu messenden Medium mindestens teilweise in Kontakt steht und eine zweite Seite mindestens teilweise mit dem Befestigungsabschnitt in Kontakt steht. Der Messabschnitt steht also nur auf seiner ersten Seite mit dem zu messenden Medium, beispielsweise Kraftstoff, in Kontakt. Durch den Druck im Einspritzsystem wird der Messabschnitt mit seiner zweiten Seite von dem Kraftstoff gegen den Befestigungsabschnitt gedrückt. Auf diese Weise ist realisierbar, dass der Befestigungsabschnitt nicht mit dem zu messenden Medium in Kontakt kommt.According to a preferred embodiment, the measuring section has two opposite sides, of which a first side is at least partially in contact with the medium to be measured and a second side is at least partially in contact with the fastening section. The measuring section is thus only in contact with the medium to be measured, for example fuel, on its first side. Due to the pressure in the injection system, the measuring section is pressed with its second side of the fuel against the mounting portion. In this way it can be realized that the attachment portion does not come into contact with the medium to be measured.

Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Messabschnitt stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Befestigungsabschnitt angeordnet ist. Dies kann beispielsweise mittels Schweißen, Löten, Kleben oder Bördeln erfolgen. Auf diese Weise ist eine starre Verbindung zwischen Befestigungselement und Messabschnitt herstellbar.It is furthermore advantageous that the measuring section is arranged in a material-locking and / or non-positive and / or form-fitting manner on the fastening section. This can be done for example by means of welding, soldering, gluing or flanging. In this way, a rigid connection between the fastener and measuring section can be produced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Drucksensor einen Dichtabschnitt auf, der mit dem zu messenden Medium mindestens teilweise in Kontakt steht. Der Dichtabschnitt dichtet das zu messende Medium gegenüber der Umgebung ab, ab. Beispielsweise verhindert der Dichtabschnitt ein Austreten von Kraftstoff aus dem Einspritzsystem. Vorteilhafterweise ist der Dichtabschnitt an dem Messabschnitt angeordnet oder Bestandteil des Messabschnitts. Der Dichtabschnitt kann beispielsweise ausgeführt sein als: Beißkante, Dichtscheibe, Kegeldichtelement, Kugeldichtelement oder Flachdichtung.In a further preferred embodiment, the pressure sensor has a sealing section which is at least partially in contact with the medium to be measured. The sealing portion seals the medium to be measured from the environment, from. For example, the sealing portion prevents leakage of fuel from the injection system. Advantageously, the sealing portion is arranged on the measuring section or part of the measuring section. The sealing section can be embodied, for example, as: biting edge, sealing disk, conical sealing element, ball sealing element or flat gasket.

Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch die Verwendung des Drucksensors in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gelöst, die einen erfindungsgemäßen Drucksensor aufweist.Furthermore, the above object is achieved by the use of the pressure sensor in an injection system of an internal combustion engine having a pressure sensor according to the invention.

Wie oben ausgeführt stellt die Verbindung zwischen Messabschnitt und Befestigungsabschnitt keine Kerbstelle dar, die die dynamische Festigkeit des Drucksensors nachteilig beeinflusst. Daher lassen sich mit dem Drucksensor beispielsweise höher Drücke als mit einem Drucksensor mit Schweißnahtkonstruktion erfassen. Insbesondere lassen sich mit dem vorliegenden Drucksensor Drücke über 2000 bar erfassen. Zusätzlich lässt sich der erfindungsgemäße Drucksensor kostengünstig herstellen.As stated above, the connection between the measuring section and the fastening section does not constitute a notch which determines the dynamic strength the pressure sensor adversely affected. Therefore, for example, higher pressures can be detected with the pressure sensor than with a pressure sensor with weld construction. In particular, pressures above 2000 bar can be detected with the present pressure sensor. In addition, the pressure sensor according to the invention can be produced inexpensively.

Gemäß einer bevorzugten Verwendung des Drucksensors ist der Drucksensor an einen Kraftstoffspeicher des Einspritzsystems angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kraftstoffspeicher um die Rail eines Common-Rail-Einspritzsystems eines Dieselmotors. Alternativ kann der Drucksensor am Kraftstoffspeicher eines Einspritzsystems eines Direkteinspritzenden Ottomotors angeordnet sein.According to a preferred use of the pressure sensor, the pressure sensor is arranged on a fuel reservoir of the injection system. For example, the fuel accumulator is the rail of a common-rail injection system of a diesel engine. Alternatively, the pressure sensor can be arranged on the fuel accumulator of an injection system of a direct-injection gasoline engine.

Eine weiterhin vorteilhafte Verwendung ist gegeben, wenn der Drucksensor mittels einem der Folgenden Mittel an dem Einspritzsystem angeordnet ist: mittels Gewindeverbindung, mittels Überwurfmutter, mittels Flanschverbindung, mittels Einpressverbindung in eine im Kraftstoffspeicher des Einspritzsystems dafür vorgesehene Öffnung oder mittels Crimpverbindung. Auf diese Weise ist eine starre Verbindung zwischen dem Einspritzsystem und dem Drucksensor herstellbar.A further advantageous use is given when the pressure sensor is arranged by means of one of the following means to the injection system: by means of threaded connection, by means of union nut, by means of flange connection, by press-fitting into an opening provided in the fuel storage of the injection system or by crimp connection. In this way, a rigid connection between the injection system and the pressure sensor can be produced.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Drucksensors, mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System gemessen werden kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen eines Messabschnitts des Drucksensor an einem Befestigungsabschnitt des Drucksensors derart, dass im Betrieb das zu messende Medium eine Kraft auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnittes ausübt, so dass der Messabschnitt mindestens in einer axialen Richtung gegen den Befestigungsabschnitt gedrückt wird, und Befestigen des Messabschnitts an dem Befestigungsabschnitt mittels einer stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung.The above object is also achieved by a manufacturing method for the pressure sensor according to the invention, with which a pressure of a medium in a pressurized system can be measured, the method comprising the following steps: arranging a measuring section of the pressure sensor at a mounting portion of the pressure sensor such in that, during operation, the medium to be measured exerts a force on the measuring section in the direction of the fastening section, so that the measuring section is pressed against the fastening section at least in an axial direction, and fastening the measuring section to the fastening section by means of a material and / or force and / or positive connection.

Mit Hilfe dieses Herstellungsverfahrens kann ein erfindungsgemäßer Drucksensor hergestellt werden. Dieser weist die oben dargelegten Vorteile auf. Das Anordnen des Messabschnitts an dem Befestigungsabschnitt erfolgt so, dass beide Abschnitte beispielsweise an einer Umlaufkante des Befestigungsabschnitts mindestens teilweise miteinander in Kontakt stehen.With the aid of this production method, a pressure sensor according to the invention can be produced. This has the advantages set out above. The positioning of the measuring section on the fastening section takes place in such a way that both sections at least partially contact one another at a circumferential edge of the fastening section.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Herstellungsverfahren den weiteren Schritt auf: Anordnen eines Dichtabschnitts an dem Messabschnitt derart, dass der Dichtabschnitt mindestens teilweise mit dem zu messenden Medium in Kontakt steht. Auf diese Weise ist realisierbar, dass der Drucksensor das Medium gegenüber der Umgebung abdichtet. So lässt sich beispielsweise ein Leckagemassenstrom vermeiden.In a preferred embodiment, the manufacturing method has the further step: arranging a sealing section on the measuring section such that the sealing section is at least partially in contact with the medium to be measured. In this way it can be realized that the pressure sensor seals the medium to the environment. For example, a leakage mass flow can be avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren einen der weiteren Schritte: Anordnen einer Auswertelektronik in dem Befestigungsabschnitt und Verbinden der Auswertelektronik mit dem Messabschnitt. Durch die Verlagerung der Auswertelektronik in das Befestigungselement ist eine kompaktere Bauweise als bei vergleichbaren Stand der Technik Drucksensoren realisierbar.In a further advantageous embodiment, the method comprises one of the further steps: arranging an evaluation electronics in the attachment section and connecting the evaluation electronics to the measurement section. Due to the displacement of the evaluation electronics in the fastener a more compact design than in comparable prior art pressure sensors can be realized.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drucksensors unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the pressure sensor according to the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 einen Drucksensor gemäß Stand der Technik mit einer monolithischen Ausgestaltung, 1 a pressure sensor according to the prior art with a monolithic design,

2A einen Drucksensor gemäß Stand der Technik mit Schweißkonstruktion, 2A a pressure sensor according to the prior art with welded construction,

2B eine vergrößerte Ansicht der Verbindung zwischen einem Messabschnitt und einem Befestigungsabschnitt aus 2A, 2 B an enlarged view of the connection between a measuring section and a mounting portion 2A .

3 einen erfindungsgemäßen Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform, 3 a pressure sensor according to the invention according to a first embodiment,

4 einen erfindungsgemäßen Drucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform und 4 a pressure sensor according to the invention according to a second embodiment and

5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eines Drucksensors. 5 a schematic representation of a manufacturing method according to the invention a pressure sensor.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf ein nicht dargestelltes Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine erläutert, ist jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt. Weiterhin bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche Teile.The invention will be explained below with reference to an unillustrated injection system of an internal combustion engine, but is not limited to this use. Furthermore, like reference characters designate like parts throughout the drawings.

Der erfindungsgemäße Drucksensor ist in ein nicht dargestelltes Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eingebaut. Vorzugsweise ist der Drucksensor in dem Einspritzsystem an einem Kraftstoffspeicher angeordnet, beispielsweise an einer Rail eines Common-Rail-Einspritzsystems eines Dieselmotors. Alternativ kann der Drucksensor auch am Kraftstoffspeicher eines direkt einspritzenden Ottomotors montiert werden. Bei den verwendeten Kraftstoffen kann es sich um Diesel, Benzin, Biodiesel oder andere flüssige Kraftstoffe handeln.The pressure sensor according to the invention is installed in an injection system (not shown) of an internal combustion engine. Preferably, the pressure sensor is arranged in the injection system to a fuel storage, for example on a rail of a common rail injection system of a diesel engine. Alternatively, the pressure sensor can also be mounted on the fuel accumulator of a direct injection gasoline engine. The fuels used may be diesel, gasoline, biodiesel or other liquid fuels.

3 zeigt einen Bereich 50 des Kraftstoffspeichers des Einspritzsystems. Der Bereich 50 weist eine Öffnung mit zwei Abschnitten auf. Der erste Abschnitt hat einen ersten Durchmesser, der größer ist als ein Durchmesser eines zweiten Abschnitts 52. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der beiden Abschnitte wird eine Stufe zwischen den beiden Abschnitten ausgebildet. Weiterhin weist der erste Abschnitt ein Gewinde auf. 3 shows an area 50 the fuel storage of the injection system. The area 50 has an opening with two sections. The first portion has a first diameter that is larger than a diameter of a second portion 52 , Due to the different diameters of the two sections, a step is formed between the two sections. Furthermore, the first section has a thread.

In der Öffnung ist ein erfindungsgemäßer Drucksensor mit einem Befestigungsabschnitt 20 und einem Messabschnitt 30 befestigt. Der Messabschnitt 30 steht mindestens teilweise mit dem Befestigungsabschnitt an einer Umlaufkante des rohrförmigen Befestigungsabschnitts in Kontakt. An dieser Stelle sind die beiden Abschnitte mittels Schweißen miteinander verbunden. Alternativ kann die Verbindung mittels Löten, Kleben oder Bördeln erfolgen. Zusätzlich kann eine formschlüssige Verdrehsicherung angebracht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindung zwischen dem Messabschnitt 30 und dem Befestigungsabschnitt 20 lediglich formschlüssig vorliegen.In the opening is an inventive pressure sensor with a mounting portion 20 and a measuring section 30 attached. The measuring section 30 is at least partially in contact with the attachment portion at a circumferential edge of the tubular attachment portion. At this point, the two sections are joined together by welding. Alternatively, the connection can be done by soldering, gluing or crimping. In addition, a positive rotation can be attached. According to a further embodiment, the connection between the measuring section 30 and the attachment portion 20 only present in a form-fitting manner.

Der Messabschnitt 30 erstreckt sich mindestens teilweise in das Innere des rohrförmigen Befestigungsabschnitts 20. Die dem Befestigungsabschnitt 20 zugewandte Seite des Messabschnitts 30 definiert eine zweite Seite 34 des Messabschnitts 30. Die gegenüberliegende Seite definiert eine erste Seite 32 des Messabschnitts 30, die mit dem Kraftstoff im Einspritzsystem in Kontakt steht.The measuring section 30 extends at least partially into the interior of the tubular attachment portion 20 , The attachment section 20 facing side of the measuring section 30 defines a second page 34 of the measuring section 30 , The opposite side defines a first page 32 of the measuring section 30 , which is in contact with the fuel in the injection system.

An der ersten Seite 32 weist der Messabschnitt 30 einen Dichtabschnitt 40 auf. Der Dichtabschnitt steht mit der Stufe zwischen den Abschnitten der Öffnung in Kontakt und dichtet das Einspritzsystem gegenüber der Umgebung ab. In 3 ist dieser Dichtabschnitt als Beißkante dargestellt. Der Dichtabschnitt verhindert ein Ausströmen von Kraftstoff aus dem Einspritzsystem.At the first page 32 points the measuring section 30 a sealing section 40 on. The sealing portion is in contact with the step between the portions of the opening and seals the injection system from the environment. In 3 This sealing section is shown as a biting edge. The sealing portion prevents leakage of fuel from the injection system.

Weiterhin weist der Messabschnitt 30 auf seiner zweiten Seite 34 einen Dehnungsmessstreifen 36 auf. Dieser ist über Drähte 38 mit einer nicht dargestellten Auswertelektronik mittels Bonden verbunden. Alternativ kann die Auswertelektronik mittels Federkontakten mit dem Dehnungsmessstreifen 36 verbunden werden.Furthermore, the measuring section 30 on his second page 34 a strain gauge 36 on. This one is over wires 38 connected to an evaluation electronics, not shown by means of bonding. Alternatively, the evaluation electronics by means of spring contacts with the strain gauge 36 get connected.

Wird das Einspritzsystem mit Kraftstoff gefüllt und mit Druck beaufschlagt, steht der Messabschnitt 30 mit dem Kraftstoff in Kontakt. Durch den Druck im Einspritzsystem wird der Messabschnitt 30 gegen den Befestigungsabschnitt 20 gedrückt, ohne dass der Befestigungsabschnitt 20 mit dem Kraftstoff selbst in Kontakt steht.If the injection system is filled with fuel and pressurized, the measuring section stands 30 in contact with the fuel. Due to the pressure in the injection system, the measuring section becomes 30 against the attachment section 20 pressed without the attachment section 20 with the fuel itself in contact.

Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucksensors ist in 4 dargestellt. Hierbei weist der Befestigungsabschnitt 20 anstelle eines Außengewindes eine Überwurfmutter 22 auf. Die Überwurfmutter hat ein Außengewinde und steht mit dem Messabschnitt 30 auf dessen zweiter Seite 34 in Kontakt. Die Überwurfmutter 22 ist entlang des Befestigungsabschnitts 20 in axialer Richtung bis zu einem Anschlag 24 verschiebbar.An alternative embodiment of the pressure sensor according to the invention is shown in FIG 4 shown. Here, the attachment portion 20 instead of an external thread a union nut 22 on. The union nut has an external thread and stands with the measuring section 30 on the second page 34 in contact. The union nut 22 is along the attachment section 20 in the axial direction up to a stop 24 displaceable.

Alternativ ist der Drucksensor mittels Innengewinde, einer Überwurfmutter mit Innengewinde, einer Flanschverbindung mit Schrauben, einer Flanschverbindung mit Bolzen, durch Einpressen des Drucksensors in die Öffnung oder durch eine Verbindung mittels Crimpen mit dem Einspritzsystem verbindbar.Alternatively, the pressure sensor by means of internal thread, a union nut with internal thread, a flange connection with screws, a flange connection with bolts, by pressing the pressure sensor into the opening or by a connection by crimping with the injection system connectable.

Weiterhin ist der Dichtabschnitt 40 des erfindungsgemäßen Drucksensors als separates Bauteil oder einteilig mit dem Messabschnitt 30 ausführbar. Der Dichtabschnitt kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend: Dichtscheiben, Kegeldichtelemente, Kugeldichtelemente oder Flachdichtungen.Furthermore, the sealing portion 40 the pressure sensor according to the invention as a separate component or in one piece with the measuring section 30 executable. The sealing section can be selected, for example, from the group comprising: sealing disks, conical sealing elements, ball sealing elements or flat gaskets.

5 zeigt das Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Drucksensors. Hierbei wird in einem ersten Schritt A ein Messabschnitt des Drucksensors an einem Befestigungsabschnitt mindestens teilweise angeordnet. Dies erfolgt derart, dass im Betrieb das zu messende Medium eine Kraft auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnitts ausübt, wie oben erläutert. Weiterhin wird in einem Schritt B der Messabschnitt an dem Befestigungsabschnitt mittels einer stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung befestigt. Dies umfasst beispielsweise das Befestigen mittels Schweißen, Löten, Kleben oder Bördeln. 5 shows the manufacturing method of a pressure sensor according to the invention. Here, in a first step A, a measuring section of the pressure sensor is arranged at least partially on a fastening section. This is done in such a way that, during operation, the medium to be measured exerts a force on the measuring section in the direction of the fastening section, as explained above. Furthermore, in a step B, the measuring section is fastened to the fastening section by means of a material and / or force and / or positive connection. This includes, for example, fastening by welding, soldering, gluing or crimping.

In einem Schritt C wird ein Dichtabschnitt an dem Messabschnitt so angeordnet, dass der Dichtabschnitt mit dem Kraftstoff mindestens teilweise in Kontakt steht. Eine Auswertelektronik wird in Schritt D an dem Befestigungsabschnitt angeordnet und in Schritt E mit dem Messabschnitt verbunden. Dies geschieht mittels Bonden oder über Federkontakte.In a step C, a sealing portion is disposed on the measuring portion so that the sealing portion is at least partially in contact with the fuel. An evaluation electronics is arranged in step D at the attachment portion and connected in step E with the measuring section. This is done by means of bonding or spring contacts.

Claims (12)

Drucksensor (10) mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System messbar ist, umfassend: a) einen Befestigungsabschnitt (20), mit dem der Drucksensor (10) an oder in dem mit Druck beaufschlagten System befestigbar ist, b) einen Messabschnitt (30), mit dem der Druck des Mediums in dem mit Druck beaufschlagten System direkt oder indirekt erfassbar ist, und in dem c) der Messabschnitt (30) derart an dem Befestigungsabschnitt (20) angeordnet ist, dass im Betrieb das zu messende Medium einen Druck auf den Messabschnitt in Richtung des Befestigungsabschnittes (20) ausübt, so dass der Messabschnitt (30) mindestens in einer axialen Richtung des Drucksensors (10) gegen den Befestigungsabschnitt (20) gedrückt wird, der weiterhin d) eine Auswerteelektronik aufweist, die innerhalb des Befestigungsabschnitts (20) angeordnet und mit dem Messabschnitt (30) verbunden ist.Pressure sensor ( 10 ) with which a pressure of a medium in a pressurized system is measurable, comprising: a) a fastening section ( 20 ), with which the pressure sensor ( 10 ) is attachable to or in the pressurized system, b) a measuring section ( 30 ), with which the pressure of the medium in the pressurized system is directly or indirectly detectable, and in which c) the measuring section ( 30 ) at the attachment portion (FIG. 20 ) is arranged such that in operation, the medium to be measured a pressure on the measuring section in the direction of the attachment portion ( 20 ), so that the measuring section ( 30 ) at least in an axial direction of the pressure sensor ( 10 ) against the attachment section ( 20 ), which further comprises d) an evaluation electronics, which within the mounting portion ( 20 ) and with the measuring section ( 30 ) connected is. Drucksensor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (30) zwei gegenüberliegende Seiten aufweist, von denen eine erste Seite (32) mit dem zu messenden Medium mindestens teilweise in Kontakt steht und eine zweite Seite (34) mindestens teilweise mit dem Befestigungsabschnitt (20) in Kontakt steht.Pressure sensor ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the measuring section ( 30 ) has two opposite sides, of which a first side ( 32 ) is at least partially in contact with the medium to be measured and a second side ( 34 ) at least partially with the attachment portion ( 20 ) is in contact. Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (30) stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssig an dem Befestigungsabschnitt (20) angeordnet ist.Pressure sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring section ( 30 ) material and / or force and / or positive fit on the attachment portion ( 20 ) is arranged. Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin einen Dichtabschnitt (40) aufweist, der mit dem zu messenden Medium mindestens teilweise in Kontakt steht.Pressure sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a sealing portion ( 40 ) which is at least partially in contact with the medium to be measured. Drucksensor (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (20) rohrförmig ausgebildet ist und ein Gewinde, eine Überwurfmutter oder einen Flansch aufweist.Pressure sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing section ( 20 ) is tubular and has a thread, a union nut or a flange. Verwendung eines Drucksensors (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine.Using a pressure sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, in an injection system of an internal combustion engine. Verwendung eines Drucksensors (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor an einem Kraftstoffspeicher des Einspritzsystems angeordnet ist.Using a pressure sensor ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the pressure sensor is arranged on a fuel reservoir of the injection system. Verwendung eines Drucksensors (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (10) mittels einem der folgenden Mittel an dem Kraftstoffspeicher des Einspritzsystem angeordnet ist: mittels Gewindeverbindung, mittels Überwurfmutter, mittels Flanschverbindung, mittels Einpressverbindung in einer im Kraftstoffspeicher des Einspritzsystem vorgesehenen Öffnung oder mittels Crimpverbindung.Using a pressure sensor ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the pressure sensor ( 10 ) is arranged by means of one of the following means to the fuel tank of the injection system: by means of threaded connection, by means of union nut, by means of flange connection, by press-fitting in an opening provided in the fuel tank of the injection system or by crimp connection. Herstellungsverfahren eines Drucksensors (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit dem ein Druck eines Mediums in einem mit Druck beaufschlagten System gemessen werden kann, das die folgenden Schritte umfasst: a) Anordnen (A) eines Messabschnitts (20) des Drucksensors (10) an einem Befestigungsabschnitt (20) des Drucksensors (10) derart, dass im Betrieb das zu messende Medium einen Druck auf den Messabschnitt (30) in Richtung des Befestigungsabschnittes (20) ausübt, so dass der Messabschnitt (30) mindestens in einer axialen Richtung des Drucksensors (10) gegen den Befestigungsabschnitt (20) gedrückt wird, und b) Befestigen (B) des Messabschnitts (30) an dem Befestigungsabschnitt (20) mittels einer stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung, wobei das Herstellungsverfahren den weiteren Schritt aufweist: c) Anordnen (D) einer Auswerteelektronik in dem Befestigungsabschnitt (20).Manufacturing method of a pressure sensor ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, with which a pressure of a medium in a pressurized system can be measured, comprising the following steps: a) arranging (A) a measuring section ( 20 ) of the pressure sensor ( 10 ) at a mounting portion ( 20 ) of the pressure sensor ( 10 ) such that in operation the medium to be measured exerts a pressure on the measuring section ( 30 ) in the direction of the attachment portion ( 20 ), so that the measuring section ( 30 ) at least in an axial direction of the pressure sensor ( 10 ) against the attachment section ( 20 ) and b) fixing (B) of the measuring section ( 30 ) at the attachment portion ( 20 ) by means of a material and / or force and / or positive connection, wherein the manufacturing method comprises the further step: c) arranging (D) an evaluation in the attachment section ( 20 ). Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabschnitt (30) zwei gegenüberliegende Seiten aufweist, von denen eine erste Seite (32) mindestens teilweise mit dem zu messenden Medium in Kontakt steht und eine zweite Seite (34) mindestens teilweise mit dem Befestigungsabschnitt (20) in Kontakt steht.Manufacturing method according to claim 9, characterized in that the measuring section ( 30 ) has two opposite sides, of which a first side ( 32 ) is at least partially in contact with the medium to be measured and a second side ( 34 ) at least partially with the attachment portion ( 20 ) is in contact. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, das den weiteren Schritt aufweist: d) Anordnen (C) eines Dichtabschnittes (40) an dem Messabschnitt (30) derart, dass der Dichtabschnitt (40) mindestens teilweise mit dem zu messenden Medium in Kontakt steht.Manufacturing method according to claim 9, comprising the further step: d) arranging (C) a sealing section ( 40 ) at the measuring section ( 30 ) such that the sealing portion ( 40 ) is at least partially in contact with the medium to be measured. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es den weiteren Schritt aufweist: e) Verbinden (E) der Auswerteelektronik mit dem Messabschnitt (30).Manufacturing method according to claim 9, characterized in that it comprises the further step: e) connecting (E) the evaluation electronics to the measuring section ( 30 ).
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