DE10360941A1

DE10360941A1 - Rohrförmiger Drucksensor

Info

Publication number: DE10360941A1
Application number: DE10360941A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Wiedemann; Rainer Dr. Wunderlich
Original assignee: Sensor Technik Wiedemann GmbH
Current assignee: KMW Kaufbeurer Mikrosysteme Wiedemann GmbH
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-07-28
Also published as: US20070006641A1; EP1704397A2; WO2005064298A2; EP1704397B1; US7530275B2; WO2005064298A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, der aus einer Membran besteht, die eine die druckbedingte Membranverformung aufnehmende Meßeinrichtung von dem unter Druck stehenden Druckraum trennt. DOLLAR A Der Drucksensor wird von einem Grundkörper gebildet. Der Drucksensor ist in eine den Druckraum begrenzende Wand eingesetzt. Die Membran wird durch eine Materialschwächung des Grundkörpers gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, bestehend aus einer Membran, die eine die druckbedingte Membranverformung aufnehmende Meßeinrichtung von dem unter Druck stehenden Druckraum trennt.

In dem europäischen Patent 472 219 ist eine Druckerfassungsvorrichtung für Ottomotoren beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Drucksensor in der Zylinderkopfdichtung eingebaut. Die Ausgestaltung der Membran, die dem Druckraum zuge wandt ist und in der Regel auf der Rückseite die die druckbedingte Membranverformung aufnehmende Meßeinrichtung trägt, ist ein sehr wichtiges Bauteil des Sensors und in der Regel auch entsprechend empfindlich. Der Aufbau der bekannten Drucksensoren ist dabei mehrteilig, dergestalt, daß auf einem Träger in geeigneter Weise ein Membranhalter vorgesehen wird, der die Membran hält. Hierbei entstehen entsprechende konstruktive Probleme bei der Abdichtung im Bereich des Membranhalters und der Membran, da natürlich eine absolute Dichtheit Voraussetzung für ein möglichst fehlerfreies Messen des Druckes im Druckraum ist. Die in dem europäischen Patent 472 219 gezeigten Lösungen werden in einer komplizierten Verbundbauweise in der Zylinderkopfdichtung realisiert und setzen grundsätzlich dabei voraus, daß der Druckraum mehrteilig ausgebildet ist, da die Zylinderkopfdichtung zwischen den einzelnen Teilen der den Druckraum begrenzenden Elemente angeordnet ist. Eine solche Lösung mag zwar in dem speziellen Anwendungsbereich günstig sein, diese Lösung ist aber auch auf solche Anwendungsfälle beschränkt.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Drucksensor, wie eingangs beschrieben, vorzuschlagen, der zum einen einfach einsetzbar ist und zum anderen auch einfach herstellbar und möglichst zuverlässig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Drucksensor, wie eingangs beschrieben, bei welchen der Drucksensor von einem Grundkörper gebildet ist, der in eine den Druckraum begrenzende Wand eingesetzt ist und die Membran durch eine Materialschwächung des Grundkörpers gebildet ist.

Der Drucksensor braucht natürlich einen entsprechenden Zugang zu dem Druckraum, dessen Druck zu messen ist. Günstigerweise wird hierzu in der den Druckraum begrenzenden Wand eine Bohrung vorgesehen, in die der Drucksensor eingesetzt ist.

Der Drucksensor besteht dabei aus einem Grundkörper, an dem die Membran einstückig angeschlossen beziehungsweise ausgebildet ist. Die Membran wird dabei durch eine Materialschwächung des Grundkörpers an geeigneter Stelle gewonnen. Der Vorteil der Erfindung liegt gerade darin, daß auf ein separates Bauteil als Membran verzichtet wird und der Grundkörper so gestaltet wird, daß ein Teil des Grundkörpers als Membran dient. Dies kann durch entsprechende spanabhebende oder materialablösende Bearbeitung problemlos erreicht werden. Hierdurch werden bereits aufwendige Montage- und Verbundtechniken der mehrteiligen Bauweise von Drucksensoren, die aus einem Träger, einem Membranhalter und einer Membran bestehen, vermieden. Hieraus resultiert bereits ein einfacher und zuverlässiger Aufbau, da Dichtungsprobleme nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag deutlich reduziert werden.

Da vorgeschlagen wird, daß der erfindungsgemäße Drucksensor einfach in eine Bohrung der den Druckraum begrenzenden Wandung eingesetzt wird, ist der Drucksensor beliebig einsetzbar. Gemäß der Erfindung sind dabei mehrere Varianten denkbar, wie der Grundkörper gemäß der Erfindung in die den Druckraum begrenzende Wand eingesetzt wird. Bei der ersten Variante besitzt der Grundkörper ein Gewinde, welches in einer Bohrung der Wand eindrehbar ist. Der Grundkörper besitzt dabei günstigerweise ein entsprechendes Außengewinde. Die Wandbohrung mag dabei entweder eine Durchbohrung oder eine Sackbohrung mit sich anschließender Öffnung zum Druckraum sein. Diese Variante hat den Vorteil, daß ein hierin einzusetzender Drucksensor aus einer sehr geringen Anzahl von einzelnen Bauteilen besteht.

In einer anderen Variante ist es von Vorteil, daß der Grundkörper mittelbar in die den Grundkörper begrenzende Wand eingesetzt wird und zwar mit Hilfe einer den Grundkörper aufnehmenden Hülse. Die Hülse besitzt dabei ein Innen- und ein Außengewinde. Mit dem Außengewinde ist die Hülse in der Bohrung, dies kann wiederum eine Durchbohrung oder eine Sackbohrung sein, eindrehbar und mit dem Innengewinden wird der Grundkörper mit der Hülse verbunden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membran einstückig aus dem Grundkörper herausgearbeitet ist. Nach wie vor ist auch die Membran ein filigranes Bauteil. Die Qualität der Membran definiert letztendlich die Qualität des Drucksensors. Es ist aber gefunden worden, daß sich eine gleiche Qualität der Drucksensoren realisieren läßt, wenn die Membran einstückig aus dem Grundkörper herausgearbeitet ist. Der erfindungsgemäße Vorschlag spart aufwendige Montagearbeiten der Membran an dem Membranträger ein. Für das Herausarbeiten der Membran durch entsprechende Materialschwächungen des Grundkörpers bestehen zerspanende oder materialablösende Bearbeitungsverfahren, die eine ausreichend hohe Qualität und Reproduzierbarkeit sicherstellen. Neben den normalen, bekannten zerspanenden Bearbeitungstechniken sind dabei auch entsprechende Laserbearbeitungen oder Laserschneidverfahren bekannt und einsetzbar.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, daß der Drucksensor in einer Sackbohrung der Wand eingesetzt ist und im Boden der Sackbohrung eine Öffnung zum Druckraum vorgesehen ist. Eine solche Ausgestaltung ist dahingehend günstig, daß der Boden der Sackbohrung für Abdichtungszwecke verwendet wird.

Günstigerweise wird die Öffnung und die Sackbohrung koaxial ausgeführt. Auf die genaue Lage des Drucksensors in der Sackbohrung kommt es dabei nicht an, da der Drucksensor immer gleich optimal zur Öffnung orientiert ist.

Günstigerweise ist eine Dichtung zwischen dem Drucksensor und dem Boden der Sackbohrung angeordnet. Die Dichtung dichtet natürlich auch die Membranseiten voneinander ab. Die Dichtung ist dabei scheiben- sondern ringförmig ausgebildet und weist günstigerweise einen Durchbruch auf. Durch den Durchbruch besteht eine Verbindung zwischen der Sackbohrung und dem Druckraum.

Es ist gefunden worden, daß es von Vorteil ist, wenn der Drucksensor einen Abstützrand aufweist, der im Bereich der Membran angeordnet ist und im eingebauten Zustand mit der Dichtung zusammenwirkt. Der Abstützrand dient in dieser erfindungsgemäßen Variante zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Membran. Er dient auch dazu, daß die Membran besser und zuverlässiger an der Dichtung abdichtbar ist, da der Abstützrand eine gewisse Breite aufweist. Günstigerweise ist dabei der Abstützrand ebenfalls einstückig aus dem Grundkörper herausgearbeitet. Dies ist durch entsprechende hochgenaue, mechanische Bearbeitung möglich.

Für die Ausgestaltung des Abstützrandes bieten sich mehrere Varianten an. Diese kann sich zum Beispiel stegartig erstrecken oder aber auch scheibenartig ausgebildet sein und an dem Zylinderrand der Bohrung anliegen. Diese scheibenartige oder halbscheibenartige Ausgestaltung hat weiterhin den Vorteil, daß eine verhältnismäßig große Dichtfläche zur Verfügung steht, die mit der Dichtung zusammenzuwirken vermag.

Des Weiteren hat der Abstützrand in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante die Aufgabe, die Membran gegen die Zylinderwand der Bohrung abzustützen. In einer ersten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membran gegebenenfalls frei hervorkragend am Grundkörper angeordnet ist. In einer Verbesserung dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Membran zumindest an zwei Seiten gefaßt ist, nämlich an der einen Seite am Grundkörper angeschlossen ist und an der anderen Seite den Abstützrand trägt, der die Membran bevorzugt gegen die Zylinderwand der Bohrung oder auch den Boden der Sackbohrung ab stützt. Die mechanische Stabilität der Anordnung wird dabei erhöht.

Des Weiteren ist in einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, daß die Öffnung der Wand, der Durchbruch in der Dichtung und die Sackbohrung in der Wand koaxial sind. Auf eine genaue radiale Ausrichtung von Dichtung und Drucksensor in der Bohrung kommt es dabei nicht mehr an.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Drucksensor an seinem, den Druckraum zugewandten Ende beziehungsweise Stirnseite eine bevorzugt sacklochartige Ausnehmung aufweist, und diese Ausnehmung einer Materialschwächung zur Bildung der Membran zumindest mit dient.

Bevorzugterweise ist der Grundkörper bolzenartig ausgebildet. Diese sacklochartige Ausnehmung dient dazu in den Grundkörper eine Materialschwächung einzubringen und so eine Wandung des Grundkörpers zu schaffen, die als Membran dient. Dabei mag diese Maßnahme allein bereits zur Bildung der Membran ausreichen, es ist aber auch günstig, gegebenenfalls diese Ausnehmung mit einer weiteren Maßnahme zu kombinieren.

Zum Beispiel wird in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, daß der Grundkörper in dem dem Druckraum zugewandten Bereich eine Abflachung aufweist und diese Abflachung eine Materialschwächung zur Bildung der Membran zumindest mit dient. Natürlich ist es möglich, daß an dem Grundkörper auch mehrere Abflachungen vorgesehen sind, wobei zum Beispiel die Abflachungen so ausgestaltet sein können, daß eine Lippe oder Membranplatte stehen bleibt. Es ist aber auch möglich, diese Abflachung mit der Ausnehmung zu kombinieren und den sich ausbildenden schmalen Steg zwischen der Abflachung und der Ausnehmung als Membran zu nutzen.

Für die Orientierung der Membran bestehen dabei auch mehrere Varianten. Zunächst ist es gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß sich die Membran im Wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung erstreckt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine entsprechende Ausnehmung zur Bildung der Materialschwächung vorgesehen ist, die in Achsrichtung in den Grundkörper eingearbeitet ist. Hierauf ist die Erfindung aber nicht festgelegt. Es besteht auch die Möglichkeit, daß sich die Membran im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Bohrung erstreckt. Natürlich sind von der Erfindung auch Lösungen umfaßt, bei welchen die Membran bezüglich der Achse der Bohrung beliebige Winkel einschließt.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membran scheibenartig ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung ist durch den Einsatz einer Materialschwächung an dem Grundkörper realisierbar. Zum Beispiel wird hierzu die Membran durch eine Hinterfräsung des Grundkörpers gewonnen. Durch entsprechende, zum Beispiel auch in 3 gezeigte Ausgestaltung ist es möglich, eine Membranplatte zu realisieren.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Grundkörper eine Hülse trägt und die Hülse in einer Bohrung dicht mit der Wand verbindbar, insbesondere einschraubbar ist. Die Hülse dient dabei auch dazu, die Membran mechanisch zu unterstützen, derart, daß sich die Membran zumindest auf einem Teil des Hülsenrandes abstützt. Hierdurch ist die Membran wieder mehrseitig gefaßt und geführt und einstückig aus dem Grundkörper herausgearbeitet und dicht an diesem angeschlossen.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meßeinrichtung resistiv, kapazitiv oder induktiv wirkend ausgebildet ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß die druckbedingte Membranverformung den Widerstand, die Kapazität oder die Induktivität eines entsprechenden Bauteils verändert und diese Parameter erfaßt und zur Druckmessung ausgewertet werden. Eine bevorzugte Anordnung ist zum Beispiel durch die Ausgestaltung der Meßeinrichtung als ein auf der Membran angeordneter Dehnmeßstreifen angegeben. Eine solche Anordnung ist zum Beispiel ein Vorschlag für eine resistive oder auch kapazitive Ausgestaltung der Meßeinrichtung, bei der gegebenenfalls auch eine Wheatstonesche Brückenschaltung Verwendung finden kann.

Für eine hohe Qualität der Druckmessung hat es sich als vorteilhaft herausgebildet, daß die Meßeinrichtung in einer Dünnschichttechnologie auf die Membran aufgetragen ist. Solche allgemein auch als Epitaxieverfahren bekannte Beschichtungsverfahren erlauben es, dünne Schichten unterschiedlichster Materialien mit unterschiedlichsten physikalischen Eigenschaften auf Substraten aufzutragen und entsprechende Bauteile zu realisieren. Zum Beispiel wird ein resistiver oder kapazitiver Dehnmeßstreifen in einem Epitaxieverfahren auf die dem Druckraum abgewandte Membranseite aufgetragen und die druckbedingte Membranverformung durch den Dehnmeßstreifen entsprechend elektronisch ausgewertet und verarbeitet.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, daß auf dem Grundkörper Kontaktleitungen für den elektrischen Anschluß der Meßeinrichtung vorgesehen sind.

Da sowohl die Kontaktleitungen wie auch der Dehnmeßstreifen elektrischen Strom leiten, ist es zunächst von Vorteil, auf den Grundkörper, wenn dieser ebenfalls elektrisch leitend ist, eine isolierende Schicht aufzutragen. Auch dies kann in Dünnschichttechnologie erfolgen, es wird zum Beispiel zunächst eine Saphierschicht aufgetragen. Auf dieser isolierenden Schicht werden dann auch bevorzugt in Dünnschichttechnologie die Kontaktleitungen aufgetragen, wie auch die Meßeinrichtung realisiert. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß die in Dünnschichttechnologie realisierten Leitungen insbesondere für Einsatzbereiche des Drucksensors, wo hohe Temperaturen herrschen, zuverlässig arbeiten. Sonst bekannte Lotverbindungen für das Ankontaktieren von Kontaktleitungen an die Meßeinrichtung sind nicht temperaturstabil und daher auch nicht zuverlässig.

Dabei ist vorgesehen, daß an dem dem Druckraum abgewandten Ende des Grundkörpers die Kontaktleitungen in einem Anschluß enden und an dem Anschluß zum Beispiel ein herkömmliches Kabel und dergeichen anschließbar ist. Die Anordnung des Anschlußes an dem dem Druckraum abgewandten Ende bereitet in der Regel keine thermischen Probleme mehr, da dieser Anschluß relativ weit von der Stelle entfernt ist, an welcher der Druck gemessen wird und wo gegebenenfalls auch entsprechende Temperaturen entstehen oder auftreten.

Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht nur auf einen Drucksensor wie beschrieben, sondern erstreckt sich gleichwohl auf eine Druckerfassungsanordnung, insbesondere für Verbrennungsmotoren. Die Erfindung ist grundsätzlich geeignet zum Beispiel in Verbrennungsmotoren wie Otto- oder Diesel-Motoren eingesetzt zu werden, wobei die Anordnung an beliebiger Stelle im Zylinder oder im Zylinderkopf möglich ist. Natürlich ist es möglich, mehrere Sensoren in einem Zylinder gemäß der Erfindung anzuordnen und somit zum Beispiel eine zeitaufgelöste und ortsaufgelöste Messung des Druckes vorzunehmen. Bei der Anordnung gemäß dem Stand der Technik, die nur in der Zylinderdichtung möglich ist, sind die Einsatzmöglichkeiten deutlich beschränkt.

Die Erfindung ist schematisch in der Zeichnung gezeigt. Es zeigen:

1 und 3 je in einem Schnitt einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Drucksensors und

2 einen vertikalen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Drucksensor nach 1 gemäß der Linie II/II.

In 1 ist der erfindungsgemäße Drucksensor 1 schematisch dargestellt. Der Drucksensor 1 besteht aus einem Grundkörper 2, der bolzenartig 20 ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 ist zum Beispiel aber auch prismatisch oder zylinderförmig ausgebildet, wobei als Prisma hier all die Geometrien angesehen werden, die axial parallel verlaufende, zueinander parallele Mantellinien besitzen. In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 2 über seine gesamte Länge derart abgeflacht, daß sich insbesondere im vorderen, dem Druckraum 3 zugewandten Bereich ein Abflachung 24 ergibt.

Der Drucksensor 1 wird in einer Wand 31 eingebaut, die den Druckraum 3 umgibt. Der Drucksensor 1 besitzt ein Außengewinde und ist rückseitig mit einem Schraubenkopf 10 oder einer Mutter oder dergleichen ausgestattet. In dem Druckraum 3 herrscht der zu messende Druck 30. Es sind hierbei zwei Varianten denkbar. Zum einen kann der Drucksensor 1 in einer Sackbohrung 32 (gemäß 1) eingebaut sein, oder aber in einer durchgehenden Bohrung 32 nach 3.

Bei der Lösung mit einer Sackbohrung 32 ist am Boden 34 der Sackbohrung 32 eine Dichtung 5 angeordnet. Der Drucksensor 1 beziehungsweise der Grundkörper 2 drückt im eingebauten Zustand auf diese Dichtung 5.

Die Membran 4 wird erfindungsgemäß durch eine Materialschwächung 23 gebildet. Diese Materialschwächung 23 des Grundkörpers 2 wird einerseits durch die Abflachung 24 realisiert und andererseits durch eine zum Beispiel sacklochartige Ausnehmung 22, die an der Stirnseite, dem dem Druckraum 3 zuge wandten Ende des Grundkörpers 2 in diesem angeordnet ist. Es bildet sich eine stegartige 40 Membran aus. Die Ausnehmung 32 ist auch als Hinterschneidung ausbildbar, wodurch sich zum Beispiel eine freikragende Membranplatte ausbildet.

Die Ausnehmung 22 ist dabei mit dem Druckraum 3 verbunden, derart, daß in der Ausnehmung 22 der gleiche Druck 30 herrscht wie im Druckraum 3. Hierzu ist im Boden 34 der Sackbohrung 32 eine Öffnung 35 vorgesehen. Des Weiteren besitzt auch die Dichtung 5 hier einen Durchbruch 50, die Dichtung 5 ist ring- oder scheibenartig ausgebildet.

Auf der dem Druck 30 abgewandten Seite der Membran 4 ist eine Meßeinrichtung 6 angeordnet. Die Meßeinrichtung 6 dient dazu, die durch den Druck 30 bedingte Membranverformung aufzunehmen und als auswertbares Signal zur Verfügung zu stellen. Hierzu ist die Meßeinrichtung 6 mit Kontaktleitungen 61 verbunden, derart, daß die bevorzugt elektrische Information zum Beispiel einen Spannungsabfall oder dergleichen, je nach Typ der Meßeinrichtung 6, auf die Rückseite geleitet wird, wo die Kontaktleitung 61 in einen Anschluß 62 mündet.

Bevorzugt ist die Meßeinrichtung 6 wie auch die Kontaktleitung 61 in einer Dünnschichttechnologie auf der Abflachung 24 des Grundkörpers 2 aufgetragen.

Als Meßeinrichtung 6 wird bevorzugt ein Dehnmeßstreifen 60 eingesetzt. Es sind hierzu aber auch andere Konzepte bekannt und einsetzbar.

In einer ersten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membran 4 mit ihrem vorderen, dem Druckraum 3 zugewandten Ende direkt auf die Dichtung 5 wirkt.

In einer verbesserten, weiteren alternativen Ausgestaltung schließt sich an die Membran 4 am vorderen Ende, dem Druckraum 3 zugewandt, ein Abstützrand 21 an, der die Membran mechanisch stabilisiert beziehungsweise an der Zylinderwand 36 abstützt. Zusätzlich wird durch diesen Abstützrand 21 eine verbesserte Abdichtung zwischen der Membran und dem Druckraum 3 hergestellt, da eine erheblich größere Abdichtfläche an dem Abstützrand, wenn dieser zum Beispiel dreisegmentig ausgebildet ist, zum Zusammenwirken mit der Dichtung 5 zur Verfügung gestellt wird.

Gemäß der Erfindung sind aber beide Varianten möglich, also die Anordnung mit oder ohne Abstützrand 21.

Die in 1 dargestellte Erfindung zeichnet sich insbesondere durch einen sehr einfachen aber effektiven Aufbau aus. Die Membran 4 wird durch eine Materialschwächung 23 in dem dem Druckraum 3 zugewandten Ende des Grundkörpers 2 gewonnen, indem entsprechende Abarbeitungen an dem Grundkörper 2 vorgesehen werden, die zu dieser Materialschwächung führen. Im vorliegenden Fall wird, dem Druckraum 3 zugewandt, eine Ausnehmung 22 vorgesehen, dem Druckraum abgewandt, der Meßeinrichtung 6 zugewandt ist die Abflachung 24 vorgesehen.

Günstigerweise ist die Abflachung 24 über die gesamte Länge des Grundkörpers 2 angeordnet, um das Aufbringen der Kontaktleitungen 61 zu erleichtern.

Die Anordnung der Erfindung ist in 1 so gewählt, daß sich der Steg 40 der Membran 4 im Wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 37 erstreckt. Für das dichte Verbinden des Grundkörpers 2 mit der Wand 31 dient insbesondere ein Gewinde 33 sowie die Dichtung 5.

Geünstigerweise ist die Ausnehmung 22 koaxial zur Öffnung 35 orientiert, wodurch es auf die genaue radiale Anordnung des bolzenartigen Grundkörpers 2 in der Bohrung 32 nicht ankommt. Günstigerweise besitzt die Ausnehmung 22 den gleichen Durchmesser wie die Öffnung 35, es können aber auch unterschiedliche Durchmesser gewählt werden, wenngleich hierbei auf einen möglichen Drosseleffekt Rücksicht genommen werden muß, welcher unter Umständen zu einer Beeinträchtigung des zu messenden Druckes führen kann.

In der in 3 gezeigten Ausgestaltung ist die Membran 4 scheibenartig 41 ausgebildet. Aber auch hier ist die Membran 4 aus einer Materialschwächung des Grundkörpers 2 gewonnen worden. Es ist hier eine Hinterfräsung 25 vorgesehen, die dazu führt, daß eine scheiben- oder plattenartige Membran 4, 41 besteht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Hülse 7 vorgesehen, die den Grundkörper 2 aufnimmt. Der Grundkörper 2 besitzt wiederum ein Außengewinde, welches mit einem entsprechenden Innengewinde der Hülse 7 zusammenwirkt. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß die Hülse 7 im vorderen, dem Druckraum 3 zugewandten Bereich die Membran 4 unterstützt. Hierzu liegt die scheibenartige 41 Membran auf dem Hülsenrand 70 auf.

Die Hülse ihrerseits besitzt wiederum ein Außengewinde, durch welches der Drucksensor in die Bohrung 32 eindrehbar ist. Durch eine entsprechende Passung ist die Anordnung dicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran rechtwinklig zur Bohrungsachse 37 orientiert. Diese Anordnung kann natürlich in gleicher Weise auch bei einer als Sackbohrung ausgestalteten Bohrung Einsatz finden. Auf der dem Druckraum abgewandten Seite der Membran 4 ist wiederum die Meßeinrichtung 6 angeordnet, die durch die Kontaktleitung 61 zu einem Anschluß elektrisch verbunden ist.

In einer bevorzugten Variante ist der Grundkörper 2 über seine gesamte Länge als abgeflachter Bolzen 20 ausgebildet, der an seinem dem Druckraum 3 abgewandten Ende eine Befestigungsmutter oder einen Schraubenkopf trägt, der dabei so ausgebildet ist, daß durch ihn hindurch die Kontaktierung erfolgt.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik, beansprucht werden.

Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Drucksensor, bestehend aus einer Membran, die eine die druckbedingte Membranverformung aufnehmende Meßeinrichtung von dem unter Druck stehenden Druckraum trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (1) von einem Grundkörper (2) gebildet ist, der in eine den Druckraum (3) begrenzende Wand (31) eingesetzt ist und die Membran (4) durch eine Materialschwächung (23) des Grundkörpers (2) gebildet ist.
Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) einstückig aus dem Grundkörper (2) herausgearbeitet ist.
Drucksensor nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) dicht mit der Wand (31) verbindbar ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) in ein Gewinde (33) einer Bohrung (32) der Wand (31) eindrehbar ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) einen Schraubenkopf (10) trägt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) bolzenartig (20) ausgebildet ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (1) in einer Sackbohrung (32) der Wand (31) eingesetzt ist und im Boden (34) der Sackbohrung (32) eine Öffnung (35) zum Druckraum vorgesehen ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (35) und die Sackbohrung (32) koaxial sind.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dichtung (5) die zwischen dem Drucksensor (1) und dem Boden (34) der Sackbohrung (32) angeordnet ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (1) einen Abstützrand (21) aufweist, der im Bereich der Membran (4) angeordnet ist und im eingebauten Zustand mit der Dichtung (5) zusammenwirkt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützrand (21) scheibenartig ausgebildet ist und an der Zylinderwand (36) der Bohrung (32) anliegt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützrand (21) die Membran (4) gegen die Zylinderwand (36) der Bohrung (32) abstützt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (5) einen Durchbruch (50) aufweist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (35), der Durchbruch (50) und die Sackbohrung (32) koaxial sind.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) an seinem dem Druckraum (3) zugewandten Ende eine bevorzugt sacklochartige Ausnehmung (22) aufweist, und diese Ausnehmung (22) einer Materialschwächung (23) zur Bildung der Membran (4) zumindest mitdient.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) in dem dem Druckraum (3) zugewandten Bereich eine Abflachung (24) aufweist und diese Abflachung (24) eine Materialschwächung (23) zur Bildung der Membran (4) zumindest mitdient.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membran (4) im Wesentlich parallel zur Achse (37) der Bohrung (32) erstreckt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) stegartig ausgebildet ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (22) koaxial zur Öffnung (35) ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (32) und Öffnung (35) den gleichen Durchmesser aufweisen.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) durch eine Materialschwächung (23) des Grundkörpers (2) derart gebildet ist, daß auf der einen Seite der Membran (4) die Ausnehmung (22) angeordnet ist und sich auf der anderen Seite die Abflachung (24) am Grundkörper (2) befindet.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) eine Hülse (7) trägt und die Hülse (7) in einer Bohrung (32) dicht mit der Wand (31) verbindbar, insbesondere einschraubbar ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membran (4) im Wesentlichen rechtwinkelig zur Achse (37) der Bohrung (32) erstreckt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) scheibenartig (41) ausgebildet ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) durch einer Hinterfräsung (25) des Grundkörpers (2) gewonnen wird.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membran (4) zumindest auf einem Teil des Hülsenrandes (70) abstützt.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine resistiv, kapazitiv oder induktiv wirkende Meßeinrichtung (6).
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (6) als auf der Membran (4) angeordneter Dehnmeßstreifen (60) ausgebildet ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (6) in Dünnschichttechnologie auf die Membran aufgetragen ist.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf dem Grundkörper (2) bevorzugt in Dünnschichttechnologie aufgetragenen Kontaktleitungen (61) für den elektrischen Anschluß der Meßeinrichtung (6).
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Druckraum (3) abgewandten Ende des Grundkörper (2) die Kontaktleitung (61) in einem Anschluß (62) endet.
Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) zumindest teilweise prismatisch ausgebildet ist, zumindest in dem dem Druckraum (3) zugewandten Bereich eine Abflachung (24) aufweist, und der Grundkörper (2) an seiner dem Druckraum zugewandten Stirnseite eine Ausnehmung (22) besitzt, wobei sich die Membran (4) zwischen der Abflachung (24) und der Ausnehmung (22) erstreckt.
Druckerfassungsanordnung, insbesondere für Verbrennungsmotoren, wobei die den Druckraum (3) begrenzende Wand (31) eine Bohrung oder Sackbohrung (32) zur Aufnahme eines Drucksensors nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche aufweist.