DE10238084A1 - Nachgiebige Befestigung mit Abstand für einen Unterdrucksenor - Google Patents

Nachgiebige Befestigung mit Abstand für einen Unterdrucksenor

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Abstract

Ein Verfahren zum Befestigen einer Sensorvorrichtung (10) auf einem Trägermaterial (14) in einem vorgegebenen Abstand (12) von diesem Trägermaterial (14) wird beschrieben. Das Verfahren sieht vor, einen geeigneten, nachgiebigen Klebstoff (16) auszuwählen und eine erste Schicht (18) davon auf das Trägermterial (14) aufzubringen, diese erste Schicht (18) lässt man fest werden, es wird eine zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) direkt auf die erste Schicht (18) aufgebracht, die Sensorvorrichtung (10) wird in die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) eingedrückt und man lässt die zweite Schicht (24) fest werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Befestigung einer Sensorvorrichtung auf einem Trägermaterial. Im spezielleren bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Befestigung einer Sensorvorrichtung auf einem Trägermaterial, wobei eine Relativbewegung zwischen der Sensorvorrichtung und dem Trägermaterial möglich ist, nach dem die Sensorvorrichtung aufgebracht worden ist.
  • Niederdrucksensoren, wie beispielsweise Wandler für ein Erfassen eines Tankdrucks, werden im allgemeinen auf dem Trägermaterial montiert, mit dem sie so verbunden sind, dass eine geringe Relativbewegung zwischen Sensor und Trägermaterial möglich ist. Dies ist erforderlich, weil die genannten Sensoren ausgesprochen empfindlich sind gegen Zug und Druck, welche die Genauigkeit des Sensors beeinträchtigen können, es kann sogar zu einer Zerstörung des Sensors kommen. Zusätzlich muss der Sensor, damit er korrekt arbeiten kann, in einem vorgegebenen Abstand von dem Trägermaterial befestigt werden. Zu den bekannten Verfahren zur Befestigung derartiger Sensoren auf einem Trägermaterial gehören komplizierte Vorrichtungen, um den Sensor in einem Abstand zu halten, während ein Klebstoff, der für die Verbindung benutzt wird, aushärtet bzw. abbindet, oder durch Verwenden von Zeit- und druckabhängigen Lösungen für ein Aufbringen, die eine geringe Tauglichkeit haben. Ein spezielles vorbekanntes Verfahren sieht vor, Glaskugeln innerhalb eines thermischen Klebstoffs aufzutragen, um einen Abstand zwischen dem Sensor und dem Trägermaterial während des Abbindens des Klebstoffs zu erreichen. Es gibt jedoch in der Industrie den Wunsch nach einem verbesserten Verfahren zur Befestigung einer Sensorvorrichtung, wie beispielsweise einen Wandler für den Treibstoffdruck, auf einem Trägermaterial, wie beispielsweise dem Inneren eines Treibstofftanks eines Kraftfahrzeuges, in einem speziellem Abstand von diesem Trägermaterial.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Befestigung eines Sensors auf einem Trägermaterial anzugeben, das kostengünstiger, einfacher anzuwenden und zielgerechter anwendbar ist, als die Verfahren nach dem Stand der Technik.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Befestigung einer Sensorvorrichtung auf einem Trägermaterial in einem vorgegebenen Abstand vom Trägermaterial gelöst, das einen nachgiebigen Klebstoff verwendet, es wird eine erste Lage des nachgiebigen Klebstoffs auf dem Trägermaterial aufgebracht. Diese erste Lage des nachgiebigen Klebstoffs wird zum Abbinden bzw. Aushärten gebracht. Es wird eine zweite Lage des nachgiebigen Klebstoffs auf die erste Lage des nachgiebigen Klebstoffs aufgetragen. Es wird die Sensorvorrichtung auf die zweite Lage des nachgiebigen Klebstoffs aufgebracht und die zweite Lage des nachgiebigen Klebstoffs zum Abbinden bzw. Aushärten gebracht.
  • Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein nicht einschränkend zu verstehendes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Sensorvorrichtung nach der Erfindung,
  • Fig. 2 eine Seitenansicht der Sensorvorrichtung nach der Erindung und
  • Fig. 3 eine detaillierte Darstellung eines Teilstücks der Sensorvorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Die folgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung schränkt nicht den Anwendungsbereich dieser Erfindung auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein, sondern soll vielmehr einen Fachmann in den Stand versetzen, die Erfindung durchzuführen und anzuwenden.
  • In den Fig. 1 und 2 ist eine Sensorvorrichtung nach der Erfindung gezeigt, sie wird allgemein mit 10 bezeichnet. Ein Sensor 20 ist in einem vorgegeben Abstand 12 von einem Trägermaterial 14 bzw. Substrat mit einem nachgiebigen Klebstoff 16 oder Kitt verbunden. Eine erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs ist mit dem Trägermaterial 14 verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, hat die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 eine Dicke, die ungefähr dem vorgegebenen Abstand 12 entspricht. Der Sensor 20 ist auf die obere Fläche 22 der ersten Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 mittels der zweiten Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 aufgebracht. Wie Fig. 3 zeigt, ist die zweite Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 vorzugsweise dünner als die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 und befindet sich zwischen dem Sensor 20 und der ersten Lage 18 aus nachgiebigem Klebstoff 16, um den Sensor 20 mit der oberen Fläche 22 bzw. Außenfläche der ersten Lage 18 aus nachgiebigem Klebstoff 16 zu verbinden.
  • Der nachgiebige Klebstoff 16 kann ein allgemein bekanntes und verwendetes Klebmittel sein, das in einen nachgiebigen, aber einigermaßen festen Zustand abbindet bzw. aushärtet. Aufgrund der Empfindlichkeit der Sensoren, die auf dem Trägermaterial befestigt werden können, ist es vorteilhaft, dass der Klebstoff 16 nachgiebig bzw. elastisch ist. Zugsensoren und Spannungssensoren für mechanische Spannungen sind sehr empfindlich gegen mechanische Belastungen, insbesondere Druck und Zug, und müssen sich gegenüber dem Substrat 14 bewegen können, anderenfalls besteht eine Gefahr, dass der Sensor 20 beschädigt wird.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 20 ein Treibstofftankdruckwandler, der innerhalb eines Treibstofftanks eines Automobils befestigt ist. Der Sensor für den Treibstofftankdruck ist direkt oberhalb eines Auslasses 26 für Treibstoffgase angeordnet, um den Treibstoffdruck innerhalb des Tanks zu erfassen. Aufgrund dieser Umgebung ist ein bevorzugtes Klebmittel ein auf Silicon basierter, gegen Treibstoff resistenter Kitt. Diese Art vom Klebmittel 16 wird in der Industrie vielfach verwendet und jeder geeignete Klebstoff, der für die Umweltbedingungen und den Typ des Sensors 20 geeignet ist, ist einsetzbar.
  • Bevor der Sensor 20 mit dem Trägermaterial 14 verbunden wird, wird ein geeignetes Klebmittel 16 ausgewählt. Wie oben beschrieben, sind nachgiebige Klebmittel allgemein bekannt in der Industrie, ein geeignetes Klebmittel muss ausgesucht werden unter Berücksichtigung des Umfeldes, in das der Sensor 20 eingebracht wird und des Typs des Sensors 20. Die erste Lage 20 des nachgiebigen Klebstoff 16 wird auf das Trägermaterial 14 aufgebracht und härtet dort aus bzw. bindet an. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoff 16 auf das Trägermaterial 14 mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht. Ein Siebdruckverfahren wird bevorzugt, weil ein derartiges Verfahren es ermöglicht, den nachgiebigen Klebstoff 16, der auf das Trägermaterial 14 aufgebracht werden soll, in einer kontrollierten Art und Weise aufzubringen. Das Siebdruckverfahren ermöglicht es zudem, die Dicke zu kontrollieren, mit der die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoff 16 aufgebracht wird, dies ermöglicht es auch, die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 auf das Trägermaterial 14 in einem bestimmten Muster bzw. einer Anordnung aufzubringen, die für den speziellen Sensor 20 und die Anbringung geeignet ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass jedes beliebige Verfahren zum Auftragen des nachgiebigen Klebstoffs 16 geeignet ist, das es erlaubt, die Dicke der aufzubringenden Lage zu steuern und einzuhalten und das es ermöglicht, den Klebstoff 16 in einem gewünschten Muster aufzutragen. Wie Fig. 1 zeigt, ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Schicht 18 des nachgleblgen Klebstoffs 16 auf das Trägermaterial 14 in einem Muster aufgebracht, das aus acht länglichen Segmenten 28 besteht. Wie Fig. 2 zeigt, hat jedes dieser acht länglichen Segmente 28 eine spezielle Höhe, die im wesentlichen dem vorgegeben Abstand 12 entspricht, unter welchem der Sensor 20 vom Trägermaterial 14 entfernt sein muss.
  • Das Trägermittel 16 wird vorzugsweise in einem viskosen Zustand, also z. B. zähflüssig, beispielsweise mit Konsistenz wie Honig, aufgebracht. Nachdem die erste Lage 18 des Klebstoffs 16 auf das Trägermaterial 14 aufgebracht wurde, wird der nachgiebige Klebstoff 16 zum Aushärten gebracht, bzw. er bindet ab. Wenn der Klebstoff 16 ausgehärtet ist, wird die erste Lage des nachgiebigen Klebstoffs 16 fest. Wenn er fest ist, bleibt der Klebstoff 16 jedoch nachgiebig, dadurch kann der Klebstoff 16 gering Relativbewegungen zwischen dem Sensor 20 und dem Trägermaterial 14 auffangen und es vermeiden, dass mechanische Belastungen vom Trägermaterial 14 auf den Sensor 20 übertragen werden, was zu einer Zerstörung des Sensors 20 führen könnte.
  • Es ist zu bemerken, dass die erste Schicht 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 nicht vollständig aushärten bzw. abbinden muss, bevor der Sensor 20 auf die Oberfläche dieser ersten Lage 18 aufgebracht wird. Wenn der nachgiebige Klebstoff 16 vollständig abgebunden hat, ist die erste Schicht 18 durch und durch fest. Die erste Schicht 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 muss nur bis zu einem Punkt aushärten, bei dem genug der ersten Lage 18 festgeworden ist, um dem Druck auf diese erste Lage 18 standhalten zu können, wenn der Sensor 20 auf sie aufgebracht wird. Es ist nicht notwendig, dass die erste Lage 18 vollständig abgebunden hat, es ist nur notwendig, dass die erste Lage 18 soweit ausgehärtet ist, dass sie ausreichend den Sensor 20 trägt und den vorgegebenen Abstand 12 einhalten kann.
  • Nachdem die erste Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 im wesentlichen abgebunden hat, wird eine zweite Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 auf die obere Fläche 22 der ersten abgebundenen Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 aufgebracht. Vorzugsweise ist die zweite Lage 24 dünner als die erste Lage 18, da die Aufgabe der zweiten Lage 18 nur darin liegt, eine Verbindung zwischen dem Sensor 20 und der ersten Lage 18 zu schaffen. Die zweite Lage 24 wird vorzugsweise auf die obere Fläche 22 der ersten Lage 18 durch das selbe Druckverfahren aufgebracht, wie die erste Lage 18. Auch hier erlaubt das Rasterdruckverfahren es, die Dicke der zweiten Lage 24 zu steuern, es ist weiterhin möglich, die zweite Lage 24 in einem Muster aufzubringen, das exakt mit demjenigen der ersten Lage 18 übereinstimmt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zweite Lage 24 mittels des selben Druckverfahrens aufgebracht, das auch für den Auftrag der ersten Lage 18 benutzt wurde. Dies wird bevorzugt, weil durch Verwenden des selben Verfahrens die Anzahl der unterschiedlichen Komponenten, die für die Herstellung der Sensorvorrichtung 10 benötigt werden, reduziert werden. Es sichert zudem, dass das Muster der zweiten Lage 24 demjenigen der ersten Lage 18 genau entspricht. Es lässt sich jedoch genau so wie bei der ersten Lage 18 jedes beliebige Verfahren zum Aufbringen des nachgiebigen Klebstoffs 16 anwenden, das es erlaubt, die Dicke der zweiten Lage 24 zu kontrollieren und es weiterhin ermöglicht den aufzubringenden Klebstoff 16 in einem Muster aufzutragen, das für die Anwendung geeignet ist.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt wird unmittelbar nachdem die zweite Lage 24 auf die obere Fläche 24 der ersten Lage 18 aufgebracht wurde und bevor die zweite Lage 24 abgebunden bzw. ausgehärtet hat, der Sensor 20 in die zweite Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 eingebracht. Der Sensor 20 wird in die zweite Lage 24 gedrückt, bis der Sensor 20 im wesentlichen auf der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 zur Auflage kommt. Wie oben beschrieben, wird die erste Lage 18 in einer Dicke aufgebracht, die ungefähr dem vorgegeben Abstand 12 entspricht, mit welchem der Sensor 20 im Abstand vom Substrat 14 sein muss.
  • Wenn der Sensor 20 in die zweite Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 eingedrückt wird, bleibt nur ein sehr dünner Bereich 30 der zweiten Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 zwischen dem Sensor 20 und der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16. Dieser sehr dünne Bereich 30 der zweiten Lage 24, der zwischen der ersten Lage 18 und dem Sensor 20 verbleibt, verbindet den Sensor 20 mit der ersten Lage 18. Wenn auch der Sensor 20 nicht unmittelbar direkt auf der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 ruht, ist doch die Dicke des sehr dünnen Bereichs 30 der zweiten Lage 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 minimal im Vergleich zum vorgegeben Abstand 12, um den der Sensor 20 vom Trägermaterial 14 beanstandet sein muss. In anderen Worten ausgedrückt ist die Dicke der zweiten Schicht 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 vorzugsweise nicht ausreichend, um die Eigenschaften des Sensors 20 irgendwie zu beeinflussen. Wenn der Sensor 20 auf die obere Fläche 22 der ersten Schicht des nachgiebigen Klebstoffs 16 aufgebracht wird, hat er automatisch den geeigneten Abstand 12 vom Trägermaterial 14. Dies ermöglicht es dem Sensor, auf dem Trägermaterial 14 platziert zu sein und stellt sicher, dass ein geeigneter Abstand zwischen dem Trägermaterial 14 und dem Sensor 20 eingehalten wird, ohne dass es komplizierter Hilfsmittel wie beispielsweise Abstandsmittel oder Messvorrichtungen bedarf, um die Genauigkeit einzuhalten. Das Siebdruckverfahren sichert ein genaue Dicke der ersten Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16, und wenn diese erste Lage 18 gebunden hat, ist der Abstand 12 zwischen der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 und dem Trägermaterial 14 vorgegeben, dadurch wird das Aufbringen des Sensors 20 wesentlich vereinfacht und zudem auch genauer.
  • Nachdem der Sensor 20 in die zweite Schicht 24 des nachgiebigen Klebstoffs 16 eingebracht wurde und auf der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 des nachgiebigen Klebstoffs 16 aufliegt, wird die zweite Lage 24 zum Aushärten gebracht. Ist diese zweite Lage 24 abgebunden, wird der Sensor 20 fest an der oberen Fläche 22 der ersten Lage 18 gehalten und dies im geeigneten Abstand 12. Sowohl die erste Lage 18 als auch die zweite Lage 24 erlauben eine geringe Relativbewegung zwischen dem Sensor 20 und dem Substrat 14, um zu vermeiden, dass irgendwelche mechanischen Belastungen von Trägermaterial 14 auf den Sensor 20 übertragen werden können.
  • Die obenstehende Erläuterung offenbart und beschreibt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Fachmann erkennt sofort aus dieser Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnung sowie den Ansprüchen, dass Abwandlungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne aus dem Kern der Erfindung und dem fairen Schutzbereich der Erfindung herauszukommen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert. Die Erfindung ist bewusst beschreibend erläutert worden und es ist zu verstehen, dass die Wahl der Ausdrücke, die für die Beschreibung benutzt wurden, nicht einschränkend zu verstehen ist, vielmehr in der Natur der für die Beschreibung benutzten Worte liegt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Befestigen einer Sensorvorrichtung (10) an einem Trägermaterial (14) in einem vorgegebenen Abstand (12) von diesem Trägermaterial (14), das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- es wird ein geeigneter nachgiebiger Klebstoff (16) zur Verfügung gestellt,
- es wird eine erste Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) auf das Trägermaterial (14) aufgebracht,
- es wird diese erste Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) zum Abbinden bzw. Aushärten gebracht,
- es wird eine zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) direkt auf die erste Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) aufgebracht,
- die Sensorvorrichtung (10) wird in die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) eingebracht und
- die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) lässt man aushärten bzw. abbinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich eines Verfahrensschrittes einer Kontrolle der Dicke der ersten Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16), so dass die erste Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) bei einer spezifizierten Dicke fest wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sensorvorrichtung (10) in die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) eingebracht wird, bis die Sensorvorrichtung (10) die erste Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) berührt, dabei wird die Sensorvorrichtung (10) mit dem Trägermaterial (14) in dem vorgegebenen Abstand (12) vom Trägermaterial (14) befestigt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Schicht (18) und/oder die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Schicht (18) und/oder die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs (16) in einem Muster aufgebracht werden, das eine ausreichende Abstützung für eine Tiefdrucksensorvorrichtung bzw. Unterdrucksensorvorrichtung bietet.
6. Eine Sensorvorrichtung, die in einem vorgegebenen Abstand (12) von einem Trägermaterial (14) befestigt ist, weist auf
eine erste Schicht (18) eines nachgiebigen Klebstoffs (16), die mit dem Trägermaterial (14) verbunden ist und eine vorgegebene Dicke aufweist
einen Sensor (20), der mit der ersten Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) verbunden ist,
eine zweite Schicht (24) dieses nachgiebigen Klebstoffs (16), die zwischen dem Sensor (20) und der ersten Schicht (18) dieses nachgiebigen Klebstoffs (16) vorgesehen ist und die den Sensor (20) mit der ersten Schicht (18) des nachgiebigen Klebstoffs (16) verbindet.
7. Die Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Schicht (18) und die zweite Schicht (24) des nachgiebigen Klebstoffs eine Dicke haben und die Dicke der zweiten Schicht (24) geringer ist, als die Dicke der ersten Schicht (18).
8. Sensorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der nachgiebige Klebstoff (16) ein Klebstoff ist, der resistent ist gegen Kraftstoff und auf Siliconbasis hergestellt ist.
9. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Sensor (20) ausgelegt ist zur Erfassung des Drucks in einem Kraftstofftank und montierbar ist im Inneren eines Kraftstofftanks eines Automobils, bei dem der Gasdruck innerhalb des Kraftstofftanks erfasst wird.
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