DE102019208013A1

DE102019208013A1 - Sensor arrangement for determining a pressure of a fluid medium

Info

Publication number: DE102019208013A1
Application number: DE102019208013.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Scholzen; Carsten Dietz; Janpeter Wolff; Falk Rueth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Es wird eine Sensoranordnung (110) zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums vorgeschlagen. Die Sensoranordnung (110) umfasst:• mindestens einen Druckstutzen (112) mit mindestens einem für das fluide Medium zugänglichen Innenraum (120);• mindestens eine mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen (112) beaufschlagbare Membran (148);• mindestens eine Tragstruktur (152) mit mindestens einer Kavität (162), wobei die Kavität (162) durch eine Teiloberfläche (172) der Membran (148) begrenzt ist, wobei die Kavität (162) mit einem inkompressiblen Fluid befüllbar ist, wobei die Tragstruktur (152) einen Fluideinfüllkanal (182) aufweist, welcher mittels einer Versiegelungskugel (188) versiegelbar ist, wobei der Fluideinfüllkanal (182) eine erste Öffnung (184) und eine zweite Öffnung (186) aufweist, wobei die erste Öffnung (184) in die Kavität (162) mündet;• mindestens ein Sensorelement (130) zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums, wobei das Sensorelement (130) in der Kavität (162) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (186) des Fluideinfüllkanals (182) in den Innenraum (120) des Druckstutzens (112) mündet.A sensor arrangement (110) for determining at least one pressure of a fluid medium is proposed. The sensor arrangement (110) comprises: • at least one pressure port (112) with at least one interior (120) accessible to the fluid medium; • at least one membrane (148) which can be acted upon by the fluid medium from the pressure port (112); (152) with at least one cavity (162), the cavity (162) being delimited by a partial surface (172) of the membrane (148), the cavity (162) being fillable with an incompressible fluid, the support structure (152) a fluid filling channel (182), which can be sealed by means of a sealing ball (188), wherein the fluid filling channel (182) has a first opening (184) and a second opening (186), the first opening (184) into the cavity (162 ) opens at least one sensor element (130) for detecting the pressure of the fluid medium, the sensor element (130) being arranged in the cavity (162); characterized in that the second opening (186) of the fluid filling channel (182) opens into the interior (120) of the pressure port (112).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zur Bestimmung eines Drucks eines fluiden Mediums bekannt, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen. Bei den Vorrichtungen kann es sich dabei insbesondere um mikromechanische Drucksensoren handeln, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage 2012, Seiten 134-136 bekannt sind.Numerous devices for determining the pressure of a fluid medium, that is to say liquids and / or gases, are known from the prior art. The devices can in particular be micromechanical pressure sensors such as are known, for example, from Konrad Reif (ed.): Sensors in Motor Vehicle, 2nd Edition 2012, pages 134-136.

Bei Drucksensoren wird allgemein eine sogenannte Ölvorlage, insbesondere ein Ölbad, genutzt, um einen Druck von einem Medium an eine Druckmesseinrichtung zu transferieren. Dabei ist die Ölvorlage üblicherweise durch eine Membran begrenzt, d.h. dass der Druck eines Mediums auf eine Membran wirkt, die den Druck an ein Ölvolumen weitergibt, das dann wiederum den Druck an eine Messeinrichtung, beispielsweise an ein Silizium-Element weitergibt. Ein Vorteil von Drucksensoren mit Ölvorlage liegt grundsätzlich darin, dass der Druck auch sehr aggressive Medien, die bei einem direkten Kontakt mit der Messeinrichtung die Messeinrichtung zerstören würden, gemessen werden kann.In the case of pressure sensors, a so-called oil reservoir, in particular an oil bath, is generally used in order to transfer a pressure from a medium to a pressure measuring device. The oil reserve is usually limited by a membrane, i.e. that the pressure of a medium acts on a membrane, which transfers the pressure to an oil volume, which in turn transfers the pressure to a measuring device, for example to a silicon element. One advantage of pressure sensors with an oil reservoir is that the pressure can also be measured by very aggressive media, which would destroy the measuring device in the event of direct contact with the measuring device.

In DE 10 2014 200 082 A1 wird ein Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum vorgeschlagen. Der Drucksensor umfasst ein Sensorgehäuse, mindestens ein erstes Drucksensorelement zum Messen eines Drucks des Mediums und eine Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung zum Ausgeben eines auf das erste Drucksensorelement wirkenden Druck anzeigenden Signals. Die Ansteuer- und/oder Auswerteschaltung ist auf oder in einem innerhalb des Sensorgehäuses angeordneten Schaltungsträger angeordnet. Das erste Drucksensorelement ist auf oder in dem Schaltungsträger angeordnet und mittels mindestens einer ersten Trennmembran von dem fluiden Medium getrennt.In DE 10 2014 200 082 A1 a pressure sensor is proposed for detecting a pressure of a fluid medium in a measuring space. The pressure sensor comprises a sensor housing, at least one first pressure sensor element for measuring a pressure of the medium and a control and / or evaluation circuit for outputting a signal that is indicative of pressure acting on the first pressure sensor element. The control and / or evaluation circuit is arranged on or in a circuit carrier arranged within the sensor housing. The first pressure sensor element is arranged on or in the circuit carrier and separated from the fluid medium by means of at least one first separating membrane.

In DE 10 2017 212 422 A1 wird eine Drucksensoranordnung mit mindestens einer Drucksensorvorrichtung in Form eines System-in-Package vorgeschlagen. Die Drucksensorvorrichtung weist eine Tragstruktur mit einem Hohlraum und einem Sensorelement, das sich in dem Hohlraum befindet, auf. Die Tragstruktur ist durch eine Land Grid Array/ Mold Premold-Struktur (LGA/MPM) gebildet und in und/oder an der Tragstruktur sind Signalverarbeitungselemente integriert. Die Drucksensoreinrichtung ist in ein mit einer Membran versehenes Drucksensorgehäuse eingebracht und in diesem abgestützt. Ein Restvolumen des mit zumindest einer Membran versehenen Drucksensorgehäuses ist mit einem inkompressiblen Fluid (F) verfüllt. Das Drucksensorgehäuse weist eine die Drucksensoreinrichtung umlaufende Nut auf, in welcher ein Dichtungsring anordenbar ist.In DE 10 2017 212 422 A1 a pressure sensor arrangement with at least one pressure sensor device in the form of a system-in-package is proposed. The pressure sensor device has a support structure with a cavity and a sensor element which is located in the cavity. The support structure is formed by a land grid array / mold premold structure (LGA / MPM) and signal processing elements are integrated in and / or on the support structure. The pressure sensor device is introduced into a pressure sensor housing provided with a membrane and is supported in this. A remaining volume of the pressure sensor housing provided with at least one membrane is filled with an incompressible fluid (F). The pressure sensor housing has a groove surrounding the pressure sensor device, in which a sealing ring can be arranged.

In DE 10 2012 210 752 A1 wird ein Druckerfassungsmodul umfassend ein Aufnahmeteil zur Aufnahme eines Trägersubstrats vorgeschlagen. Das Trägersubstrat ist auf einer ersten Seite mit einer Druckerfassungseinrichtung versehen. Das Trägersubstrat ist mit einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite in das Aufnahmeteil eingesetzt. Das Trägersubstrat ist mit seiner von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an einem Boden einer Aufnahmemulde festgelegt. Um das Druckerfassungsmodul möglichst klein zu bauen, sowie einfach und kostengünstig herzustellen, ist dabei vorgesehen, dass das Aufnahmeteil tellerförmig mit der Aufnahmemulde und einem die Aufnahmemulde umlaufenden Flansch ausgebildet ist und der Boden eine Kontaktierungsöffnung aufweist, durch die an der Kontaktierungsöffnung freiliegende Kontaktflächen des Trägersubstrats elektrisch kontaktierbar sind.In DE 10 2012 210 752 A1 a pressure detection module comprising a receiving part for receiving a carrier substrate is proposed. The carrier substrate is provided with a pressure detection device on a first side. The carrier substrate is inserted into the receiving part with a second side facing away from the first side. The carrier substrate is fixed with its second side facing away from the first side on a base of a receiving trough. In order to build the pressure detection module as small as possible and to manufacture it simply and inexpensively, it is provided that the receiving part is plate-shaped with the receiving trough and a flange surrounding the receiving trough and the base has a contact opening through which the contact surfaces of the carrier substrate exposed at the contact opening are electrically are contactable.

In DE 10 2017 213 129 A1 wird ein Drucksensormodul mit einem Drucksensorelement in einer Ölvorlage vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine mit der Ölvorlage gefüllte Ölkammer des Drucksensormoduls durch eine Teilfläche eines Schaltungsträgers des Drucksensormoduls, einen um die Teilfläche herum auf dem Schaltungsträger angeordneten, fluiddicht mit dem Schaltungsträger verbundenen Ölrahmen und eine der Teilfläche gegenüberliegende, mit dem Ölrahmen fluiddicht verbundene Trennmembran ausgebildet ist, wobei das Drucksensorelement in der Ölkammer auf der Teilfläche angeordnet ist.In DE 10 2017 213 129 A1 A pressure sensor module with a pressure sensor element in an oil reservoir is proposed, which is characterized in that an oil chamber of the pressure sensor module filled with the oil reservoir is passed through a partial surface of a circuit carrier of the pressure sensor module, an oil frame arranged around the partial surface on the circuit carrier and connected to the circuit carrier in a fluid-tight manner and a separating membrane which is opposite the partial surface and is connected to the oil frame in a fluid-tight manner is formed, the pressure sensor element being arranged in the oil chamber on the partial surface.

Eine Ölvorlage hat grundsätzlich auch Nachteile. So muss eine zuverlässige Abdichtung der Ölkammer gewährleistet sein.An oil reserve also has disadvantages. Reliable sealing of the oil chamber must be guaranteed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird daher eine Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums vorgeschlagen, welches die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik adressiert. Insbesondere soll eine zuverlässige Abdichtung der Ölkammer ermöglicht werden.A sensor arrangement for determining at least one pressure of a fluid medium and a method for producing a sensor arrangement for determining at least one pressure of a fluid medium are therefore proposed, which address the disadvantages of the prior art described above. In particular, a reliable sealing of the oil chamber should be made possible.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums vorgeschlagen. Die Sensoranordnung umfasst mindestens einen Druckstutzen mit mindestens einem für das fluide Medium zugänglichen Innenraum, mindestens eine mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen beaufschlagbare Membran sowie mindestens eine Tragstruktur mit mindestens einer Kavität. Insbesondere kann der Druckstutzen mindestens ein erstes Ende und mindestens ein zweites Ende aufweisen. Der Druckstutzen kann eingerichtet sein, einen Druck mittels eines fluiden Mediums von dem ersten Ende an das zweite Ende zu führen. Die Kavität ist durch eine Teiloberfläche der Membran begrenzt. Die Kavität ist mit einem inkompressiblen Fluid befüllbar. Die Tragstruktur weist einen Fluideinfüllkanal auf, welcher durch eine Versiegelungskugel versiegelbar ist. Der Versiegelungskanal weist eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung auf. Die erste Öffnung mündet in die Kavität. Weiterhin weist die Sensoranordnung mindestens ein Sensorelement zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums auf, welches in der Kavität angeordnet ist. Die zweite Öffnung des Versiegelungskanals mündet in den Innenraum des Druckstutzens.In a first aspect of the present invention, a sensor arrangement for determining at least one pressure of a fluid medium is proposed. The sensor arrangement comprises at least one pressure port with at least one interior space accessible to the fluid medium, at least one membrane that can be acted upon by the fluid medium from the pressure port, and at least a support structure with at least one cavity. In particular, the pressure port can have at least one first end and at least one second end. The pressure port can be set up to supply pressure from the first end to the second end by means of a fluid medium. The cavity is limited by a partial surface of the membrane. The cavity can be filled with an incompressible fluid. The support structure has a fluid filling channel which can be sealed by a sealing ball. The sealing channel has a first opening and a second opening. The first opening opens into the cavity. Furthermore, the sensor arrangement has at least one sensor element for detecting the pressure of the fluid medium, which is arranged in the cavity. The second opening of the sealing channel opens into the interior of the pressure port.

Unter einer „Sensoranordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche einen Druck bestimmen kann und welche beispielsweise mindestens ein Messsignal entsprechend des Drucks erzeugen kann, beispielsweise ein elektrisches Messsignal wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom.In the context of the present invention, a “sensor arrangement” can basically be understood to mean any device which can determine a pressure and which can, for example, generate at least one measurement signal corresponding to the pressure, for example an electrical measurement signal such as a voltage or a current.

Die Sensoranordnung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Sensoranordnung zum Einsatz in einem Antriebsstrang und/oder einem Getriebe und/oder einem Thermomanagement-System eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs, eingerichtet sein. Auch andere Ausgestaltungsformen und Einsatzgebiete der Sensoranordnung sind jedoch grundsätzlich möglich.The sensor arrangement can in particular be set up for use in a motor vehicle. For example, the sensor arrangement can be set up for use in a drive train and / or a transmission and / or a thermal management system of a motor vehicle, for example an electric vehicle. However, other configurations and areas of application of the sensor arrangement are also possible in principle.

Unter einem „Druckstutzen“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Element verstanden werden, welches mindestens zwei Enden aufweist die durch einen Hohlraum miteinander verbunden sind, beispielsweise ein Rohr, und welches eingerichtet ist einen Druck mittels eines Fluids, insbesondere durch eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, vorzugsweise mittels des fluiden Mediums, von einem ersten Ende des Druckstutzens an mindestens ein zweites Ende des Druckstutzens zu führen. Insbesondere kann der Druckstutzen dabei eingerichtet sein, Formstabilität aufzuweisen, also seine geometrische Form auch bei Belastung durch den Druck des Fluids beizubehalten. Insbesondere kann der Druckstutzen ein Material umfassen, welches eine höhere Festigkeit aufweist, als der durch das fluide Medium aufgebrachte oder aufbringbare Druck. Hierbei kann der Druckstutzen bevorzugt aus Aluminium oder Messing gefertigt sein. In ebenso vorteilhafter Weise ist auch eine Fertigung des Druckstutzens aus einer Aluminiumlegierung oder einer Messinglegierung oder einer anderen Leichtmetalllegierung denkbar. Insbesondere kann der Druckstutzen auch aus einem beliebigen anderen formstabilen Material gefertigt sein.In the context of the present invention, a “pressure connection” can basically be understood to mean an element which has at least two ends that are connected to one another by a cavity, for example a pipe, and which is set up to generate pressure by means of a fluid, in particular by a liquid and / or to lead a gas, preferably by means of the fluid medium, from a first end of the pressure port to at least a second end of the pressure port. In particular, the pressure port can be designed to have dimensional stability, that is to say to maintain its geometric shape even when loaded by the pressure of the fluid. In particular, the pressure port can comprise a material which has a higher strength than the pressure applied or can be applied by the fluid medium. Here, the pressure port can preferably be made of aluminum or brass. In an equally advantageous manner, it is also conceivable to manufacture the pressure connection from an aluminum alloy or a brass alloy or another light metal alloy. In particular, the pressure port can also be made from any other dimensionally stable material.

Die Begriffe „erstes Ende“ und „zweites Ende“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Enden und/oder zweiten Enden oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein können. Weiterhin können zusätzliche Enden, beispielsweise ein oder mehrere dritte Enden vorhanden sein. Insbesondere können das erste Ende und das zweite Ende jeweils Stirnseiten des Druckstutzens umfassen.The terms “first end” and “second end” are to be regarded as pure descriptions, without specifying an order or ranking and, for example, without excluding the possibility that several types of first ends and / or second ends or exactly one type can be provided. Furthermore, additional ends, for example one or more third ends, can be present. In particular, the first end and the second end can each include end faces of the pressure port.

Wie oben bereits ausgeführt, weist der Druckstutzen den für das fluide Medium zugänglichen Innenraum, insbesondere eine Bohrung, beispielsweise eine Zylinderbohrung, auf. Der Begriff „Innenraum“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebig geformtes freies Volumen, insbesondere einen Hohlraum, innerhalb eines Objekts. Der Begriff „Bohrung“ bezeichnet grundsätzlich eine Vertiefung, insbesondere eine runde Vertiefung, oder einen Durchbruch, welche/r mittels eines rotierenden Werkzeugs hergestellt ist. Bei der Bohrung kann es sich insbesondere um eine Zylinderbohrung handeln. Die Bohrung kann grundsätzlich einen für das fluide Medium zugänglichen Innenraum ausbilden. Weiterhin kann eine Mantelfläche des induktionsfähigen Druckstutzens ein Gewinde aufweisen zur Befestigung des induktionsfähigen Druckstutzens an einem weiteren Element.As already stated above, the pressure port has the interior space accessible for the fluid medium, in particular a bore, for example a cylinder bore. The term “interior” basically refers to any free volume, in particular a cavity, within an object. The term “hole” basically denotes a depression, in particular a round depression, or an opening, which is produced by means of a rotating tool. The bore can in particular be a cylinder bore. The bore can in principle form an interior space that is accessible to the fluid medium. Furthermore, a lateral surface of the induction-capable pressure connector can have a thread for fastening the inductive pressure connector to a further element.

Der Innenraum kann dabei über eine Druckzuführung mit dem Sensorelement verbunden sein. Unter einer „Druckzuführung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Kanalsystem verstanden werden, welches eingerichtet ist, um ein fluides Medium an eine definierte Stelle zu führen, vorzugsweise ohne dabei den Druck des fluiden Mediums zu beeinflussen. Beispielsweise kann eine Druckzuführung mindestens einen Eingang und einen Ausgang aufweisen. Insbesondere kann die Druckzuführung ausgebildet sein, um ein fluides Medium von dem Eingang der Druckzuführung an den Ausgang der Druckzuführung zu leiten ohne dabei den Druck des fluiden Mediums zu verändern.The interior can be connected to the sensor element via a pressure feed. In the context of the present invention, a “pressure supply” can basically be understood to mean any channel system that is set up to guide a fluid medium to a defined point, preferably without influencing the pressure of the fluid medium. For example, a pressure feed can have at least one inlet and one outlet. In particular, the pressure feed can be designed to guide a fluid medium from the inlet of the pressure feed to the outlet of the pressure feed without changing the pressure of the fluid medium.

Die Sensoranordnung kann weiterhin mindestens ein Steckergehäuse aufweisen. Unter einem „Gehäuse“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche einen Teil der Sensoranordnung vollständig umschließt und welche vorzugsweise der Sensoranordnung eine mechanische Stabilität und/oder eine Stabilität gegen Umwelteinflüsse verleiht. Insbesondere kann das Gehäuse eingerichtet sein, um mit dem Druckstutzen verbunden zu werden. Beispielsweise kann das Gehäuse mit dem Druckstutzen dauerhaft verbunden, insbesondere gefügt, werden. Dabei kann das Gehäuse beispielsweise derart ausgebildet sein um in eine Öffnung des Druckstutzens eingesteckt werden zu können. Insbesondere kann eine Form des Gehäuses und/oder des Druckstutzens eine Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Druckstutzen ermöglichen. Bei der Verbindung zwischen Steckergehäuse und Druckstutzen kann es sich insbesondere um eine formschlüssige Verbindung handeln. Beispielsweise kann ein Fügen des Gehäuses mit dem Druckstutzen durch Umformen, vorzugsweise durch Bördeln, insbesondere Rändeln, Falzen, Engen, oder weitere beliebige Fügeverfahren ermöglicht werden. Die stoffschlüssige Verbindung kann eingerichtet sein, eine Vorspannung des Dichtelements zu gewährleisten. Die stoffschlüssige Verbindung kann von außen mit einem Dichtverguss abgedichtet sein.The sensor arrangement can furthermore have at least one connector housing. In the context of the present invention, a “housing” can basically be understood to mean any device which completely encloses a part of the sensor arrangement and which preferably gives the sensor arrangement mechanical stability and / or stability against environmental influences. In particular, the housing can be designed to be connected to the pressure port to become. For example, the housing can be permanently connected, in particular joined, to the pressure port. The housing can for example be designed in such a way that it can be inserted into an opening in the pressure port. In particular, a shape of the housing and / or the pressure port can enable a connection between the housing and the pressure port. The connection between the connector housing and the pressure port can in particular be a form-fitting connection. For example, the housing can be joined to the pressure connection by reshaping, preferably by flanging, in particular knurling, folding, narrowing, or any other joining method. The material connection can be set up to ensure pretensioning of the sealing element. The material connection can be sealed from the outside with a sealing compound.

Das Steckergehäuse kann mindestens einen Steckerkontakt aufweisen. Weiterhin kann das Sensorelement mindestens einen Sensorelementkontakt aufweisen. Unter den Begriffen „Steckerkontakt“ und „Sensorelementkontakt“ sind grundsätzlich elektrische Kontakte zu verstehen. Der Sensorelementkontakt und der Steckerkontakt können mittels mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung miteinander verbunden sein. Der Begriff „elektrisch leitfähige Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges elektrisch leitfähiges Element, mittels dessen ein elektrischer Anschluss eines elektronischen Bauteils mit einem weiteren elektrischen Anschluss eines weiteren elektronischen Bauteils elektrisch leitfähig verbindbar ist.The connector housing can have at least one connector contact. Furthermore, the sensor element can have at least one sensor element contact. The terms “plug contact” and “sensor element contact” are basically electrical contacts. The sensor element contact and the plug contact can be connected to one another by means of at least one electrically conductive connection. The term “electrically conductive connection” basically refers to any electrically conductive element by means of which an electrical connection of an electronic component can be connected in an electrically conductive manner to a further electrical connection of a further electronic component.

Unter einem „Sensorelement“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element mit mindestens einer Sensorfunktion verstanden werden. Das Sensorelement kann mindestens ein mikromechanisch bearbeitetes elektronisches Sensorelement (MEMS-Sensorelement) sein. Das Sensorelement kann mindestens eine deformierbare, drucksensitive Membran aufweisen. Die Membran kann eingerichtet sein einer interessierenden Medienumgebung ausgesetzt zu werden, um dort den Druck kontinuierlich zu messen und zu überwachen.In the context of the present invention, a “sensor element” can in principle be understood to mean any element with at least one sensor function. The sensor element can be at least one micromechanically processed electronic sensor element (MEMS sensor element). The sensor element can have at least one deformable, pressure-sensitive membrane. The membrane can be set up to be exposed to a media environment of interest in order to continuously measure and monitor the pressure there.

Die Sensoranordnung kann weiterhin eine Ansteuer- und Auswerteeinheit umfassen. Die Ansteuer- und Auswerteeinheit kann insbesondere Teil des Sensorelements sein. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann auf dem Schaltungsträger angeordnet sein. Unter einer „Ansteuer- und Auswerteeinheit“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges System verstanden werden, welches eingerichtet ist eine Aufnahme und/oder Auswertung beliebiger Signale zu steuern. Insbesondere kann die Ansteuer- und Auswerteeinheit eingerichtet sein, um eine Auswertung, beispielsweise eine Auswertung unter Verwendung einer Auswerteeinheit, zu überwachen. Beispielsweise kann die Ansteuer- und Auswerteschaltung insbesondere ein Steuergerät, einen Computer, einen Prozessor oder ein ähnliches System umfassen. Insbesondere kann die Ansteuer- und Auswerteeinheit eine Mehrzahl von Leitungen, insbesondere logisch miteinander verknüpfte elektrisch leitende Leiterbahnen, aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei der Ansteuer- und Auswerteeinheit um eine elektronische Schaltung, einen Prozessor, einen integrierten Schaltkreis, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), oder eine vergleichbare Schaltung handeln.The sensor arrangement can furthermore comprise a control and evaluation unit. The control and evaluation unit can in particular be part of the sensor element. The control and evaluation unit can be arranged on the circuit carrier. In the context of the present invention, a “control and evaluation unit” can in principle be understood to mean any system that is set up to control the recording and / or evaluation of any signals. In particular, the control and evaluation unit can be set up to monitor an evaluation, for example an evaluation using an evaluation unit. For example, the control and evaluation circuit can in particular comprise a control device, a computer, a processor or a similar system. In particular, the control and evaluation unit can have a plurality of lines, in particular electrically conductive conductor tracks logically linked to one another. For example, the control and evaluation unit can be an electronic circuit, a processor, an integrated circuit, for example an application-specific integrated circuit (ASIC), or a comparable circuit.

Wie bereits oben ausgeführt, weist die Sensoranordnung die Membran auf. Die Membran kann als Druckaufnehmer eingerichtet sein. Unter einem „Druckaufnehmer“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Bauteil verstanden werden, welches eingerichtet ist einen Druck des fluiden Mediums aufzunehmen. Unter einer „Membran“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige dünne Trennschicht verstanden werden, welche eine biaxial gespannte Fläche bildet. Beispielsweise kann die Membran derart angeordnet sein, dass sie sich durch den Druck des fluiden Mediums elastisch verformen kann, also eine reversible Formänderung aufweist. Insbesondere kann eine Ausprägung der Verformung der Membran abhängig sein von dem Druck des fluiden Mediums. Beispielsweise kann die Formänderung der Membran mit dem Druck des fluiden Mediums korrelieren.As already stated above, the sensor arrangement has the membrane. The membrane can be set up as a pressure sensor. In the context of the present invention, a “pressure sensor” can in principle be understood to mean a component which is set up to record a pressure of the fluid medium. In the context of the present invention, a “membrane” can in principle be understood to mean any thin separating layer which forms a biaxially tensioned surface. For example, the membrane can be arranged in such a way that it can be elastically deformed by the pressure of the fluid medium, that is to say has a reversible change in shape. In particular, an expression of the deformation of the membrane can be dependent on the pressure of the fluid medium. For example, the change in shape of the membrane can correlate with the pressure of the fluid medium.

Wie bereits oben ausgeführt, weist die Sensoranordnung die mindestens eine Tragstruktur auf. Der Begriff „Tragstruktur“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches eingerichtet ist, ein anderes Element aufzunehmen oder zu halten. Insbesondere kann die Tragstruktur ein oder mehrere Kavitäten umfassen. Unter einer „Kavität“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein freies Volumen eines beliebigen Elements verstanden, in welches ein anderes Element oder Bauteil eingebracht werden kann. Die Kavität kann von mindestens einer Oberfläche des Elements zugänglich sein. Insbesondere kann die Oberfläche eine Öffnung aufweisen, von welcher die Kavität zugänglich ist. Die Kavität kann eine Vertiefung innerhalb des Elements darstellen. Die Kavität ist, wie oben ausgeführt, mit mindestens einem inkompressiblen Fluid, insbesondere einem Öl, befüllbar. Die Tragstruktur kann daher auch als Ölrahmen bezeichnet werden.As already stated above, the sensor arrangement has the at least one support structure. The term “support structure” basically refers to any element that is set up to receive or hold another element. In particular, the support structure can comprise one or more cavities. In the context of the present invention, a “cavity” is basically understood to mean a free volume of any element into which another element or component can be introduced. The cavity can be accessible from at least one surface of the element. In particular, the surface can have an opening from which the cavity is accessible. The cavity can represent a depression within the element. As stated above, the cavity can be filled with at least one incompressible fluid, in particular an oil. The supporting structure can therefore also be referred to as an oil frame.

Die Tragstruktur kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem thermoplastischen Material, insbesondere Polyetheretherketon, insbesondere Polyphenylensulfid, insbesondere Polyetherimide; einer Moldmasse auf Epoxid-Basis. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere eingerichtet sein, lediglich eine geringe Menge von Öl aufzunehmen.The support structure can be made of a plastic material selected from the group consisting of: a thermoplastic material, in particular polyetheretherketone, in particular polyphenylene sulfide, in particular polyetherimide; an epoxy-based molding compound. The plastic material can in particular be set up to absorb only a small amount of oil.

Die Kavität kann insbesondere einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich aufweisen. Der erste Teilbereich kann an einer ersten Seite der Tragstruktur angeordnet sein und der zweite Teilbereich kann an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Tragstruktur angeordnet sein. Insbesondere kann der erste Teilbereich durch die Teiloberfläche der Membran begrenzt sein, d.h. der erste Teilbereich kann von Oberflächen der Tragstruktur sowie von einem Teil einer Oberfläche der Membran ausgebildet sein. Weiterhin kann die Sensoranordnung, wie bereits oben ausgeführt, den Schaltungsträger aufweisen. Der Schaltungsträger kann auf der zweiten Seite der Tragstruktur angeordnet sein. Insbesondere kann der zweite Teilbereich von Oberflächen der Tragstruktur sowie von einer Teiloberfläche des Schaltungsträgers ausgebildet sein, d.h. die Teiloberfläche des Schaltungsträgers kann den zweiten Teilbereich begrenzen. Das Sensorelement kann auf dem Schaltungsträger angeordnet sein. Insbesondere kann das Sensorelement innerhalb des zweiten Teilbereichs angeordnet sein. Insbesondere kann das Sensorelement in den zweiten Teilbereich hineinragen. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können durch einen Kanal miteinander verbunden sein. Insbesondere können der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich durch den Kanal fluidisch miteinander verbunden sein. Der Kanal kann sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung der Tragstruktur erstrecken. Der Kanal kann sich weiterhin quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung des ersten Teilbereichs sowie des zweiten Teilbereichs erstrecken. Die erste Öffnung des Fluideinfüllkanals kann insbesondere in den zweiten Teilbereich münden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich denkbar.The cavity can in particular have a first sub-area and a second sub-area. The first partial area can be arranged on a first side of the support structure and the second partial area can be arranged on a second side of the support structure opposite the first side. In particular, the first partial area can be delimited by the partial surface of the membrane, i.e. the first partial area can be formed by surfaces of the support structure and also by part of a surface of the membrane. Furthermore, as already stated above, the sensor arrangement can have the circuit carrier. The circuit carrier can be arranged on the second side of the support structure. In particular, the second partial area can be formed by surfaces of the support structure and by a partial surface of the circuit carrier, i.e. the partial surface of the circuit carrier can delimit the second partial area. The sensor element can be arranged on the circuit carrier. In particular, the sensor element can be arranged within the second partial area. In particular, the sensor element can protrude into the second partial area. The first sub-area and the second sub-area can be connected to one another by a channel. In particular, the first sub-area and the second sub-area can be fluidically connected to one another through the channel. The channel can extend transversely, in particular perpendicular, to a direction of longitudinal extent of the support structure. The channel can furthermore extend transversely, in particular perpendicularly, to a direction of longitudinal extent of the first partial area and the second partial area. The first opening of the fluid filling channel can in particular open into the second partial area. However, other configurations are also fundamentally conceivable.

Der Begriff „Fluideinfüllkanal“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen, von einem fluiden Medium durchströmbaren Hohlkörper. Insbesondere kann es sich um einen länglichen Hohlkörper handeln. Der Fluideinfüllkanal kann grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen runden, einen ovalen oder einen polygonalen Querschnitt. Insbesondere kann die Kavität der Tragstruktur mit dem inkompressiblen Fluid über den Fluideinfüllkanal befüllbar sein. Der Fluideinfüllkanal kann sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Erstreckungsrichtung der Tragstruktur erstrecken. Insbesondere kann sich der Fluideinfüllkanal parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Innenraums des Druckstutzens erstrecken.The term “fluid filling channel” basically refers to any hollow body through which a fluid medium can flow. In particular, it can be an elongated hollow body. The fluid filling channel can in principle have any cross section, for example a round, oval or polygonal cross section. In particular, the cavity of the support structure can be filled with the incompressible fluid via the fluid filling channel. The fluid filling channel can extend transversely, in particular perpendicularly, to an extension direction of the support structure. In particular, the fluid filling channel can extend parallel to a direction of extent of the interior of the pressure port.

Wie bereits oben ausgeführt, weißt der Fluideinfüllkanal die erste Öffnung und die zweite Öffnung auf. Die Begriffe „erste Öffnung“ und „zweite Öffnung“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Öffnungen und/oder zweiten Öffnungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein können. Weiterhin können zusätzliche Öffnungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Öffnungen vorhanden sein. Insbesondere kann es sich bei der ersten Öffnung und bei der zweiten Öffnung jeweils um Enden des Fluideinfüllkanals handeln.As already stated above, the fluid filling channel has the first opening and the second opening. The terms “first opening” and “second opening” are to be regarded as pure descriptions, without specifying a sequence or ranking and, for example, without excluding the possibility that several types of first openings and / or second openings or exactly one type can be provided. Furthermore, additional openings, for example one or more third openings, can be present. In particular, the first opening and the second opening can each be ends of the fluid filling channel.

Die Versiegelungskugel kann insbesondere eine Stahlkugel sein. Die Stahlkugel kann günstig in engen Toleranzen und guten Oberflächen erhältlich sein. Auch andere Ausführungsformen sind jedoch denkbar. So kann die Versiegelungskugel aus Materialien hergestellt sein, welche härter sind als das Material, in welches die Versiegelungskugel eingepresst ist, insbesondere aufgrund einer Klemmwirkung. Die Versiegelungskugel kann in einem thermoplastischen Material eingepresst sein. Die Versiegelungskugel kann aus einem keramischen Material oder auch aus einem gefüllten harten Kunststoff hergestellt sein. Weiterhin kann die Versiegelungskugel aus metallischen Materialien hergestellt sein.The sealing ball can in particular be a steel ball. The steel ball can be inexpensively available with tight tolerances and good surfaces. However, other embodiments are also conceivable. Thus, the sealing ball can be made of materials which are harder than the material into which the sealing ball is pressed, in particular due to a clamping effect. The sealing ball can be pressed into a thermoplastic material. The sealing ball can be made from a ceramic material or from a filled hard plastic. Furthermore, the sealing ball can be made of metallic materials.

Die Sensoranordnung kann weiterhin die Versiegelungskugel aufweisen. Der Begriff „Versiegelungskugel“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Kugel, welche eingerichtet ist, eine Öffnung zu versiegeln, insbesondere zu schließen, derart, dass ein Austritt eines Mediums, insbesondere eines fluiden Mediums, aus der Öffnung verhindert ist. Die Versiegelungskugel kann daher auch als Abdichtelement oder als Verschlusselement, insbesondere als Verschlusskugel, bezeichnet werden. Die Versiegelungskugel kann insbesondere in die Öffnung eingepresst sein. Der Begriff „Einpressen“ bezeichnet grundsätzlich ein Verfahren, bei welchem bei einem Fügen die Fügeteile im Wesentlichen nur elastisch verformt werden und somit ein ungewolltes Lösen durch einen Kraftschluss verhindert oder zumindest reduziert wird. Die Versiegelungskugel kann insbesondere von der zweiten Öffnung des Fluideinfüllkanals in den Fluideinfüllkanal einpressbar sein. Die Versiegelungskugel kann derart in den Fluideinfüllkanal einpressbar ist, dass die Versiegelungskugel vollständig innerhalb des Fluideinfüllkanals angeordnet ist, d.h. die Versiegelungskugel befindet sich zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung.The sensor arrangement can furthermore have the sealing ball. The term “sealing ball” basically refers to any ball which is set up to seal, in particular to close, an opening in such a way that a medium, in particular a fluid medium, is prevented from escaping from the opening. The sealing ball can therefore also be referred to as a sealing element or as a closure element, in particular as a closure ball. The sealing ball can in particular be pressed into the opening. The term “press-in” basically denotes a method in which the parts to be joined are essentially only elastically deformed during joining, thus preventing or at least reducing unwanted loosening by a force fit. The sealing ball can in particular be pressable into the fluid filling channel from the second opening of the fluid filling channel. The sealing ball can be pressed into the fluid filling channel in such a way that the sealing ball is arranged completely within the fluid filling channel, i.e. the sealing ball is between the first opening and the second opening.

Eine Länge des Fluideinfüllkanals kann einen Durchmesser der Versiegelungskugel überschreiten, insbesondere um einen Faktor von mindestens 1,2, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 1,5. Weiterhin kann der Durchmesser der Versiegelungskugel einen Durchmesser des Fluideinfüllkanals überschreiten, insbesondere um einen Faktor von mindestens 1,2, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 1,5.A length of the fluid filling channel can exceed a diameter of the sealing ball, in particular by a factor of at least 1.2, preferably by a factor of at least 1.5. Furthermore, the diameter of the sealing ball can exceed a diameter of the fluid filling channel, in particular by a factor of at least 1.2, preferably by a factor of at least 1.5.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden beschrieben wird, vorgeschlagen.In a further aspect of the present invention, a method for producing a sensor arrangement as it has already been described or is described below is proposed.

Das Verfahren umfasst die dargestellten Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle der Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.The method comprises the steps shown, preferably in the order given. A different order is also possible in principle. Furthermore, one or more or all of the method steps can also be carried out repeatedly. Furthermore, two or more of the method steps can also be carried out completely or partially in a temporally overlapping manner or at the same time. In addition to the method steps mentioned, the method can also comprise further method steps.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen der Tragstruktur mit der Kavität, wobei die Kavität durch eine Teiloberfläche der Membran begrenzt ist, wobei das Sensorelement in der Kavität angeordnet ist;
b) Befüllen der Kavität mit dem inkompressiblen Fluid über die zweite Öffnung des Fluideinfüllkanals;
c) Versiegeln des Fluideinfüllkanals mittels der Versiegelungskugel.

The procedure consists of the following steps:

a) providing the support structure with the cavity, the cavity being delimited by a partial surface of the membrane, the sensor element being arranged in the cavity;
b) filling the cavity with the incompressible fluid via the second opening of the fluid filling channel;
c) Sealing of the fluid filling channel by means of the sealing ball.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf.The proposed device and the proposed method have numerous advantages over known devices and methods.

Bei der vorgeschlagenen Sensoranordnung wird die Versiegelungskugel grundsätzlich von einer Seite des Fluideinfüllkanals mit Druck des inkompressiblen Fluids, welches sich innerhalb der Kavität der Tragstruktur befindet, sowie von einer anderen Seite des Fluideinfüllkanals mit Druck des Innenraums des Druckstutzens beaufschlagt. Die Versiegelungskugel wird daher grundsätzlich von beiden Seiten mit demselben Druck beaufschlagt und es gibt folglich keine resultierende Kraft auf die Versiegelungskugel. Eine resultierende Kraft auf die Versiegelungskugel hätte zur Folge, dass eine Haltekraft in einem Kunststoffmaterial der Tragstruktur entsprechend hoch sein müsste (Druck nominal 40 bar, Überdruckbereich 60 bar, Berstdruck 90 bar). Eine Befüllung der Kavität mit dem inkompressiblen Fluid erfolgt grundsätzlich durch die zweite Öffnung.In the proposed sensor arrangement, the sealing ball is basically acted upon from one side of the fluid filling channel with the pressure of the incompressible fluid, which is located within the cavity of the support structure, and from another side of the fluid filling channel with pressure from the interior of the pressure port. The sealing ball is therefore basically subjected to the same pressure from both sides and there is consequently no resulting force on the sealing ball. A resulting force on the sealing ball would mean that a holding force in a plastic material of the support structure would have to be correspondingly high (nominal pressure 40 bar, overpressure range 60 bar, bursting pressure 90 bar). The cavity is generally filled with the incompressible fluid through the second opening.

FigurenlisteFigure list

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

Es zeigen:

1A bis 1E eine erfindungsgemäße Sensoranordnung in einer Schnittdarstellung (1A), in einer perspektivischen Schnittdarstellung (1B) sowie in verschiedenen Detailansichten (1C bis 1E).

Show it:

1A to 1E a sensor arrangement according to the invention in a sectional view ( 1A) , in a perspective sectional view ( 1B) as well as in various detailed views ( 1C to 1E) .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1A bis 1E zeigen eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 110 in einer Schnittdarstellung (1A), in einer perspektivischen Schnittdarstellung (1B) sowie in verschiedenen Detailansichten (1C bis 1E).The 1A to 1E show a sensor arrangement according to the invention 110 in a sectional view ( 1A) , in a perspective sectional view ( 1B) as well as in various detailed views ( 1C to 1E) .

Die Sensoranordnung 110 umfasst einen Druckstutzen 112 mit einem ersten Ende 114 und einem zweiten Ende 116. Insbesondere weist der Druckstutzen 112 einen für das fluide Medium zugänglichen Innenraum 120, insbesondere eine Bohrung 122 auf. Die Bohrung 122 kann sich von dem ersten Ende 114 zu dem zweiten Ende 116 hin erstrecken.The sensor arrangement 110 includes a pressure port 112 with a first ending 114 and a second end 116 . In particular, the pressure port 112 an interior space accessible to the fluid medium 120 , especially a hole 122 on. The hole 122 may end from the first 114 to the second end 116 extend towards.

Der Druckstutzen 112 kann eine Aufnahme 126 aufweisen. Die Aufnahme 126 kann an dem zweiten Ende 116 angeordnet sein. Die Sensoranordnung 110 kann weiterhin ein Steckergehäuse 128 umfassen. Dabei kann das Steckergehäuse 128 beispielsweise derart ausgebildet sein um in die Aufnahme 126 des Druckstutzens 112 eingesteckt werden zu können. Der Druckstutzen 112 und das Steckergehäuse 128 können mittels eines Dichtvergusses 154 abgedichtet sein.The pressure port 112 can take a shot 126 exhibit. The recording 126 can at the second end 116 be arranged. The sensor arrangement 110 can still have a connector housing 128 include. The connector housing 128 for example, be designed to be in the receptacle 126 of the pressure port 112 to be plugged in. The pressure port 112 and the connector housing 128 can by means of a sealing compound 154 be sealed.

Darüber hinaus weist die Sensoranordnung 110 mindestens ein Sensorelement 130 auf. Die Sensoranordnung 110 kann mindestens einen Schaltungsträger 134 umfassen.In addition, the sensor arrangement 110 at least one sensor element 130 on. The sensor arrangement 110 can have at least one circuit carrier 134 include.

Das Sensorelement 130 kann mindestens einen Sensorelementkontakt aufweisen (hier nicht dargestellt). Weiterhin kann das Steckergehäuse 128 mindestens einen Steckerpin 136 sowie mindestens einen Steckerkontakt 138 aufweisen. Der Sensorelementkontakt und der Steckerkontakt 138 können mittels mindestens einer elektrisch leitfähigen Verbindung 140 miteinander verbunden sein. Die elektrisch leitfähige Verbindung 140 kann insbesondere durch mindestens einen Bonddraht 142 sowie durch Kontaktfedern 144 realisiert sein. Darüber hinaus kann die Sensoranordnung 110 weiterhin eine Ansteuer- und Auswerteeinheit 150 umfassen. Die Ansteuer- und Auswerteeinheit 150 kann auf dem Schaltungsträger 134 angeordnet sein.The sensor element 130 can have at least one sensor element contact (not shown here). Furthermore, the connector housing 128 at least one connector pin 136 and at least one plug contact 138 exhibit. The sensor element contact and the plug contact 138 can by means of at least one electrically conductive connection 140 be connected to each other. The electrically conductive connection 140 can in particular by at least one bonding wire 142 as well as contact springs 144 be realized. In addition, the sensor arrangement 110 still a control and evaluation unit 150 include. The control and evaluation unit 150 can on the circuit board 134 be arranged.

Die Sensoranordnung 110 kann weiterhin mindestens einen Druckaufnehmer 146 umfassen. Der Druckaufnehmer 146 kann mindestens eine mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen 112 beaufschlagbare Membran 148 umfassen. Die Membran 148 kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Weiterhin weist die Sensoranordnung 110 eine Tragstruktur 152 auf. Details zu der Ausgestaltung der Tragstruktur 152 und der Membran 148 sind insbesondere in der Detailansicht gemäß 1C dargestellt.The sensor arrangement 110 can also have at least one pressure transducer 146 include. The pressure transducer 146 can at least one with the fluid medium from the pressure port 112 pressurized membrane 148 include. The membrane 148 can be made of a plastic material. Furthermore, the sensor arrangement 110 a support structure 152 on. Details on the design of the supporting structure 152 and the membrane 148 are particularly in the detailed view according to 1C shown.

Die Tragstruktur 152 kann in der Aufnahme 126 des Druckstutzens 112 angeordnet sein. Die Tragstruktur 152 kann eine umlaufende Nut 156 aufweisen. In die Nut 156 kann ein Dichtring 158 eingebracht sein. Der Dichtring 158 kann also zwischen einer Oberfläche 160 des Druckstutzens 112 sowie der Tragstruktur 152 angeordnet sein. Die Tragstruktur 152 kann weiterhin eine Aufnahme 190 für die Membran 148 aufweisen. Die Membran 148 kann insbesondere an der Tragstruktur 152 befestigt sein.The supporting structure 152 can in the recording 126 of the pressure port 112 be arranged. The supporting structure 152 can be a circumferential groove 156 exhibit. In the groove 156 can be a sealing ring 158 be brought in. The sealing ring 158 can therefore between a surface 160 of the pressure port 112 as well as the supporting structure 152 be arranged. The supporting structure 152 can still take a recording 190 for the membrane 148 exhibit. The membrane 148 can in particular on the support structure 152 be attached.

Die Tragstruktur 152 weist eine Kavität 162 auf. Die Kavität 162 kann insbesondere einen ersten Teilbereich 164 und einen zweiten Teilbereich 166 aufweisen. Der erste Teilbereich 164 kann an einer ersten Seite 168 der Tragstruktur 152 angeordnet sein und der zweite Teilbereich 166 kann an einer der ersten Seite 168 gegenüberliegenden zweiten Seite 170 der Tragstruktur 152 angeordnet sein. Insbesondere kann der erste Teilbereich 164 durch eine Teiloberfläche 172 der Membran 148 begrenzt sein. Insbesondere kann der erste Teilbereich 164 von Oberflächen 174 der Tragstruktur 152 sowie der Teiloberfläche 172 der Membran 148 ausgebildet sein. Der Schaltungsträger 134 kann auf der zweiten Seite 170 der Tragstruktur 152 angeordnet sein. Insbesondere kann der zweite Teilbereich 166 von Oberflächen 174 der Tragstruktur 152 sowie von einer Teiloberfläche 176 des Schaltungsträgers 134 ausgebildet sein. Das Sensorelement 130 kann innerhalb des zweiten Teilbereichs 166 angeordnet sein. Insbesondere kann das Sensorelement 130 in den zweiten Teilbereich 166 hineinragen. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können durch einen Kanal 178 miteinander verbunden sein. Der Kanal 178 kann sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung 180 der Tragstruktur 152 erstecken.The supporting structure 152 has a cavity 162 on. The cavity 162 can in particular a first sub-area 164 and a second sub-area 166 exhibit. The first part 164 can be on a first page 168 the supporting structure 152 be arranged and the second sub-area 166 can be on one of the first page 168 opposite second side 170 the supporting structure 152 be arranged. In particular, the first sub-area 164 through a partial surface 172 the membrane 148 be limited. In particular, the first sub-area 164 of surfaces 174 the supporting structure 152 as well as the part surface 172 the membrane 148 be trained. The circuit carrier 134 can on the second page 170 the supporting structure 152 be arranged. In particular, the second sub-area 166 of surfaces 174 the supporting structure 152 as well as from a partial surface 176 of the circuit board 134 be trained. The sensor element 130 can be within the second subrange 166 be arranged. In particular, the sensor element 130 in the second part 166 protrude. The first sub-area and the second sub-area can pass through a channel 178 be connected to each other. The channel 178 can extend transversely, in particular perpendicular, to a longitudinal direction 180 the supporting structure 152 stretch.

Die Tragstruktur 152 umfasst weiterhin einen Fluideinfüllkanal 182. Der Fluideinfüllkanal 182 weist eine erste Öffnung 184 und eine zweite Öffnung 186 auf. Die erste Öffnung mündet in die Kavität 162, insbesondere in den zweiten Teilbereich 166. Die zweite Öffnung 186 mündet in den Innenraum 120 des Druckstutzens 112. Der Fluideinfüllkanal 182 kann sich quer, insbesondere senkrecht, zu der Erstreckungsrichtung 180 der Tragstruktur 152 erstrecken.The supporting structure 152 further comprises a fluid filling channel 182 . The fluid filling channel 182 has a first opening 184 and a second opening 186 on. The first opening opens into the cavity 162 , especially in the second sub-area 166 . The second opening 186 flows into the interior 120 of the pressure port 112 . The fluid filling channel 182 can be transverse, in particular perpendicular, to the direction of extension 180 the supporting structure 152 extend.

Der Fluideinfüllkanal 182 ist mittels einer Versiegelungskugel 188 verschließbar. Insbesondere kann die Versiegelungskugel 188 insbesondere von der zweiten Öffnung 186 des Fluideinfüllkanals 182 in den Fluideinfüllkanal 182 einpressbar sein. Die Versiegelungskugel 188 kann derart in den Fluideinfüllkanal 182 einpressbar sein, dass die Versiegelungskugel 188 vollständig innerhalb des Fluideinfüllkanals 182 angeordnet ist.The fluid filling channel 182 is by means of a sealing ball 188 lockable. In particular, the sealing ball 188 especially from the second opening 186 of the fluid filling channel 182 into the fluid filling channel 182 be press-fit. The sealing ball 188 can in this way in the fluid filling channel 182 be press-fit that the sealing ball 188 completely within the fluid filling channel 182 is arranged.

In der 1D ist eine weitere Detailansicht der zweiten Seite 170 der Tragstruktur 152 und in der 1E ist eine weitere Detailansicht der ersten Seite 168 der Tragstruktur 152 dargestellt. Auf der zweiten Seite 170 kann eine Klebefolie 192 aufgebracht sein. Die Klebefolie 192 kann eingerichtet sein zur Befestigung der Tragstruktur 152 an dem Schaltungsträger 134. Wie in der 1E erkennbar, weist die Tragstruktur 152 die Aufnahme 190 auf. In die Aufnahme 190 kann die Membran 148 eingebracht sein. Der Fluideinfüllkanal 182 kann neben der Membran 148 angeordnet sein. Insbesondere kann die zweite Öffnung 186 neben der Membran 148 angeordnet sein.In the 1D is a further detailed view of the second page 170 the supporting structure 152 and in the 1E is a further detailed view of the first page 168 the supporting structure 152 shown. On the second page 170 can be an adhesive film 192 be upset. The adhesive film 192 can be set up to attach the supporting structure 152 on the circuit carrier 134 . Like in the 1E recognizable, has the supporting structure 152 the recording 190 on. In the recording 190 can the membrane 148 be brought in. The fluid filling channel 182 can next to the membrane 148 be arranged. In particular, the second opening 186 next to the membrane 148 be arranged.

Die Sensoranordnung 110 kann weiterhin, wie beispielsweise in den 1A und 1B dargestellt, einen Temperaturfühler 194 aufweisen. Die Sensoranordnung 110 kann einen Temperaturfühler-Halter 196 aufweisen. Der Temperaturfühler-Halter 196 kann innerhalb des Innenraums 120 des Druckstutzens 112 angeordnet sein. Weiterhin kann der Temperaturfühler-Halter 196 aus einem thermoplastischen Material hergestellt sein. Der Temperaturfühler 194 kann lose in den Temperaturfühler-Halter 196 eingelegt sein. Der Temperaturfühler 194 kann sich von dem ersten Ende 114 des Druckstutzens 112 zu dem zweiten Ende 116 des Druckstutzens hin erstrecken. Die Tragstruktur 152 kann eine Durchgangsöffnung 198 für den Temperaturfühler 194 aufweisen. Der Temperaturfühler 194 kann daher mit dem Schaltungsträger 134 elektrisch leitfähig verbunden sein, beispielsweise mittels einer Schneidklemmenverbindung 200.The sensor arrangement 110 can continue, for example in the 1A and 1B shown, a temperature sensor 194 exhibit. The sensor arrangement 110 can have a temperature sensor holder 196 exhibit. The temperature sensor holder 196 can be inside the interior 120 of the pressure port 112 be arranged. Furthermore, the temperature sensor holder 196 be made of a thermoplastic material. The temperature sensor 194 can be loosely in the temperature sensor holder 196 be inserted. The temperature sensor 194 may end from the first 114 of the pressure port 112 to the second end 116 of the pressure port extend. The supporting structure 152 can be a through opening 198 for the temperature sensor 194 exhibit. The temperature sensor 194 can therefore with the circuit carrier 134 be electrically conductively connected, for example by means of an insulation displacement connection 200 .

Das Sensorelement 130 und das Steckergehäuse 128 können für eine Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194, wie in den 1A bis 1E dargestellt, sowie für eine Variante der Sensoranordnung 110 ohne den Temperaturfühler 194 (nicht dargestellt) identisch ausgebildet sein. Der Druckstutzen 112 kann für beide Varianten nahezu identisch ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann eine Höhe eines Sechskants des Druckstutzens 112 etwas länger ausgebildet sein, insbesondere um mehr Platz für zusätzliche Bauteile des Temperaturfühlers 194 zu haben. Die zusätzlichen Bauteile können insbesondere der Temperaturfühler-Halter 196, der Temperaturfühler 194 selbst, welcher beispielsweise einen NTC-Widerstand (englisch: Negative Temperature Coefficient Thermistor) umfassen kann sowie die Schneidklemmenverbindung 200 sein. Durch dieses Baukastenkonzept kann die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kostengünstig realisiert werden.The sensor element 130 and the connector housing 128 can for a variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 as in the 1A to 1E shown, as well as for a variant of the sensor arrangement 110 without the temperature sensor 194 (not shown) be designed identically. The pressure port 112 can be made almost identical for both variants. If necessary, a height of a hexagon of the pressure port 112 be made a little longer, in particular to more space for additional components of the temperature sensor 194 to have. The additional Components can be the temperature sensor holder in particular 196 , the temperature sensor 194 itself, which can include, for example, an NTC resistor (Negative Temperature Coefficient Thermistor) and the insulation displacement connection 200 his. This modular concept enables the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can be implemented cost-effectively.

Bei einer Herstellung der Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kann vor einem Fügen des Sensorelements 130 lediglich ein Fügen des Temperaturfühler-Halters 196 und des Temperaturfühlers 194 zwischengeschaltet sein, insbesondere entweder als vormontierte Einheit oder als separate Bauteile. Es kann eine selbe Fertigungslinie verwendet werden, welche lediglich ein oder mehrere Zusatzmodule für eine Montage der zusätzlichen Bauteile umfassen kann. Durch dieses Baukastenkonzept kann die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kostengünstig realisiert werden.When producing the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can before joining the sensor element 130 just joining the temperature sensor holder 196 and the temperature sensor 194 be interposed, in particular either as a pre-assembled unit or as separate components. The same production line can be used, which can only include one or more additional modules for assembling the additional components. This modular concept enables the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can be implemented cost-effectively.

Die Tragstruktur 152, insbesondere der Ölrahmen, kann entweder so ausgestaltet sein, dass die Durchgangsöffnung 198 für die Schneidklemmenverbindung 200 jeweils bei beiden Varianten vorhanden ist. Durch dieses Baukastenkonzept kann die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kostengünstig realisiert werden. Alternativ kann bei der Variante der Sensoranordnung 110 ohne den Temperaturfühler 194 die Tragstruktur 152 ohne die Durchgangsöffnung 198 ausgebildet sein. Dies kann eine Robustheit hinsichtlich einer Dichtheit und einer Medienbeständigkeit erhöhen.The supporting structure 152 , in particular the oil frame, can either be designed so that the through opening 198 for the insulation displacement connection 200 is present in both variants. This modular concept enables the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can be implemented cost-effectively. Alternatively, with the variant of the sensor arrangement 110 without the temperature sensor 194 the supporting structure 152 without the through opening 198 be trained. This can increase robustness with regard to tightness and media resistance.

Bei der vorgeschlagenen Sensoranordnung 110 kann eine Mitteldruckdichtheit durch eine flache Klebeschicht, insbesondere durch die Klebefolie 192 oder durch einen Flüssigklebstoff (nicht dargestellt) realisiert werden. Es kann nur eine geringe Fläche mit Druck beaufschlagt werden. Eine Medienbeständigkeit kann grundsätzlich durch eine Auswahl eines geeigneten Werkstoffs erreicht werden. Die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kann daher mitteldruckdicht und medienbeständig realisiert werden.With the proposed sensor arrangement 110 A medium-pressure tightness can be achieved through a flat adhesive layer, in particular through the adhesive film 192 or by a liquid adhesive (not shown). Only a small area can be pressurized. In principle, media resistance can be achieved by selecting a suitable material. The variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can therefore be made medium-pressure-tight and media-resistant.

Insgesamt betrachtet kann die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 mitteldruckdicht und medienbeständig realisiert werden. Weiterhin kann die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kostengünstig realisiert werden. Weiterhin können die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 sowie die Variante der Sensoranordnung 110 ohne den Temperaturfühler 194 durch ein Baukastenkonzept realisiert werden. Die Variante der Sensoranordnung 110 mit dem Temperaturfühler 194 kann sich mit wenig zusätzlichen Bauteilen und Schnittstellen gegenüber der Variante der Sensoranordnung 110 ohne den Temperaturfühler 194 darstellen lassen.Viewed overall, the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 medium pressure tight and media resistant. Furthermore, the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can be implemented cost-effectively. Furthermore, the variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 as well as the variant of the sensor arrangement 110 without the temperature sensor 194 can be implemented using a modular concept. The variant of the sensor arrangement 110 with the temperature sensor 194 can be compared to the variant of the sensor arrangement with few additional components and interfaces 110 without the temperature sensor 194 let represent.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102014200082 A1 [0003]
DE 102017212422 A1 [0004]
DE 102012210752 A1 [0005]
DE 102017213129 A1 [0006]

Claims

Sensor arrangement (110) for determining at least one pressure of a fluid medium, the sensor arrangement (110) comprising: • at least one pressure connection (112) with at least one interior space (120) accessible to the fluid medium; • at least one membrane (148) which can be acted upon by the fluid medium from the pressure port (112); • At least one support structure (152) with at least one cavity (162), the cavity (162) being delimited by a partial surface (172) of the membrane (148), the cavity (162) being fillable with an incompressible fluid, the The support structure (152) has a fluid filling channel (182) which can be sealed by means of a sealing ball (188), the fluid filling channel (182) having a first opening (184) and a second opening (186), the first opening (184) in the cavity (162) opens; • at least one sensor element (130) for detecting the pressure of the fluid medium, the sensor element (130) being arranged in the cavity (162); characterized in that the second opening (186) of the fluid filling channel (182) opens into the interior (120) of the pressure port (112).

The sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the sealing ball (188) can be pressed into the fluid filling channel (182) from the second opening (186).

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the fluid filling channel (182) extends transversely to a direction of extent (180) of the support structure (152).

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the cavity (162) has a first partial area (164) and a second partial area (166), the first partial area (164) delimited by the partial surface (172) of the membrane (148) wherein the first opening (184) opens into the second partial area (166), the first partial area (164) and the second partial area (164) being connected to one another by a channel (178).

The sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the sensor arrangement (110) further comprises at least one circuit carrier (134), the sensor element (130) being arranged on the circuit carrier (134), with a partial surface (176) of the circuit carrier (134) being the second sub-area (166) limited.

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein a length of the fluid filling channel (182) exceeds a diameter of the sealing ball (188).

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the sealing ball (188) can be pressed into the fluid filling channel (182) in such a way that the sealing ball (188) is arranged completely within the fluid filling channel (182).

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the support structure (152) is made from a thermoplastic material selected from the group consisting of: polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyetherimide.

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the incompressible fluid is in the form of oil.

Method for producing a sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: a) providing the support structure (152) with the cavity (162), the cavity (162) being delimited by a partial surface (172) of the membrane (148), the sensor element (130) being arranged in the cavity (162); b) filling the cavity (162) with the incompressible fluid via the second opening (186) of the fluid filling channel (182); c) sealing the fluid filling channel (182) by means of the sealing ball (188).