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Hintergrund
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Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet von Drucksensoranschlüssen.
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Zusammenfassung
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In einer Hinsicht ist ein verfahren zum Messen von Druck mittels eines einstückigen Drucksensoranschlusses offenbart, das Verfahren aufweisend: einer Substanz Erlauben, in einen einstückigen Drucksensoranschluss einzudringen, welcher eine Öffnung, einen Kanal und ein Diaphragma aufweist, welches eine größere Fläche aufweist, als die Fläche der Öffnung, es der Substanz Erlauben, mit dem Diaphragma in Kontakt zu kommen, was in einer mechanischen Belastung des Diaphragmas resultiert, und Messen der mechanischen Belastung, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches bezeichnend für den Druck der Substanz ist.
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In einer weiteren Hinsicht wird ein Drucksensoranschluss offenbart, aufweisend: ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einstückig ist; wobei das Gehäuse eine Öffnung, einen Kanal und ein Diaphragma aufweist; wobei die Fläche des Diaphragmas größer ist als die Fläche der Öffnung; wobei die Öffnung dazu ausgebildet ist, eine Substanz durch den Kanal zu dem Diaphragma zu leiten; und wobei Substanz dazu ausgebildet ist, eine mechanische Belastung auf das Diaphragma auszuüben.
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In noch einer weiteren Hinsicht wird ein Fahrzeug offenbart, aufweisend: einen Drucksensoranschluss, wobei der Drucksensoranschluss ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse einstückig ist; das Gehäuse aufweisend eine Öffnung, einen Kanal und ein Diaphragma; wobei die Fläche des Diaphragmas größer ist als die Fläche der Öffnung; wobei die Öffnung dazu ausgebildet ist, eine Substanz durch den Kanal in Richtung des Diaphragmas zu leiten; und wobei die Substanz dazu ausgebildet ist, eine mechanische Belastung auf das Diaphragma auszuüben.
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Zahlreiche weitere Ausführungsformen sind möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können beim Lesen der detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren offensichtlich werden.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen von Druck durch einen einstückigen Drucksensoranschluss für unterschiedliche Systeme eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen zeigt.
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2 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen hat.
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3 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung hat und in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen einen Kanalbereich mit drei Querschhnittsflächen hat.
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4 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung hat und wobei in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen einige Bereiche des Kanals Verjüngungen haben.
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5 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung und einen konischen Kanal in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen hat.
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6 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher mehrere Diaphragmen aufweist.
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7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen von Druck mittels eines einstückigen Drucksensoranschlusses in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen darstellt.
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Während die Erfindung vielen Modifikationen und alternativen Formen unterliegt, werden bestimmte Ausführungsformen davon beispielhaft in den Zeichnungen und der begleitenden detaillierten Beschreibung gezeigt. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung nicht dazu gedacht sind, die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist diese Offenlegung dazu gedacht, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, welche in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzudecken.
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Detaillierte Beschreibung
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass diese und alle weiteren Ausführungsformen beispielhaft sind und als illustrierend für die Erfindung und nicht beschränkend gedacht sind. während die Erfindung breit auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemen anwendbar ist, ist es unmöglich, alle möglichen Ausführungsformen und Betriebsumgebungen der Erfindung in diese Offenlegung einzuschließen. Beim Lesen dieser Offenlegung werden für den Fachmann viele alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich sein.
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In einigen Ausführungsformen kann der einstückige Drucksensoranschluss in jedem System verwendet werden, in welchem Druck gemessen und überwacht werden muss. Solche Systeme umfassen Anwendung mit aggressiven Medien und hohen Drücken, wie z. B. dem Öl und den Getriebeflüssigkeiten eines Motors. In einem Automobil können auch die Drücke in dem Brems-, dem Kühl-, und dem Kraftstoffeinspritzsystemen gemessen werden. In all diesen Systemen dringt eine Substanz, z. B. eine Flüssigkeit, durch die Öffnung in den Sensor ein und fließt dann durch einen Kanal zu dem Diaphragmabereich des Sensors. Die Substanz übt eine mechanische Belastung auf das Diaphragma aus. Die Belastung wird dann gemessen und ein Signal, welches kennzeichnend ist für den Druck in dem Sensor, wird erzeugt. Der einstückige Drucksensoranschluss hat auf Grund der Tatsache, dass die Fläche des Diaphragmas größer ist, als die Fläche der Öffnung, eine erhöhte Druckempfindlichkeit. Die Größe der Befestigungsschnittstelle zwischen dem Drucksensoranschluss und dem System, welches überwacht werden soll, ist auf Grund der kleineren Fläche der Öffnung des Drucksensoranschlusses auch reduziert. Solch ein Anschluss ist, als Ergebnis seiner Konstruktion und dem Fehlen von Verbindungen, Lötstellen oder Schweißstellen auch zuverlässiger.
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In einigen Ausführungsformen kann die Fläche des Diaphragmas eine kreisförmige Geometrie haben. Die Öffnung kann auch kreisförmig sein. Wie das Diaphragma und die Öffnung kann der Querschnitt des Kanals auch kreisförmig sein. Die Querschnitte der Öffnung, des Diaphragmas und des Kanals können jede geometrische Form haben, solange die Fläche des Diaphragmas größer ist, als die Fläche der Öffnung.
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In einigen Ausführungsformen kann der Kanalbereich des einstückigen Drucksensoranschlusses einen oder mehrere konische Abschnitte aufweisen. Der Kanalbereich, welcher der Öffnung am nächsten ist, kann einen Konus haben, um den Öffnungsbereich dem Querschnitt des Kanalbereichs anzupassen. Der Konus leitet die Substanz in den Drucksensor und zu dem Diaphragma. Die Kanalregion, welche dem Diaphragma am nächsten ist, kann auch einen Konusbereich aufweisen, welcher den Bereich mit Kanalquerschnitt dem Diaphragmabereich angleicht.
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In einigen Ausführungsformen kann der einstückige Drucksensoranschluss zwei oder mehr Diaphragmen aufweisen. Die Diaphragmen können unterschiedliche Flächen und Dimensionen aufweisen. Diese Diaphragmen, welche in einem einzelnen einstückigen Drucksensoranschluss integriert sind, erlauben eine höhere Sensitivität über größere Druckbereiche. Die mehreren Diaphragmen ermöglichen auch eine Sensorredundanz, da die Belastungen der mehreren Diaphragmen unabhängig, unter Verwendung mehrer Sensoren, gemessen werden können.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen von Druck durch einen einstückigen Drucksensoranschluss für unterschiedliche Systeme eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen zeigt.
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In einigen Ausführungsformen weist Fahrzeug 110 einen Motor 115 auf, welcher Motoröl 120 und Getriebeflüssigkeit 125 aufweist. Das Fahrzeug 110 weist auch ein Bremssystem 130, ein Kraftstoffeinspritzsystem 135 und ein Kühlsystem 140 auf. Jede dieser Komponenten beinhaltet ein Fluid oder eine andere Substanz, deren Druck überwacht werden muss. In dem Motor 115 wird Motoröl 120 in den Drucksensoranschluss 145 geleitet. Das Fluid übt eine mechanische Beanspruchung auf das Diaphragma des Drucksensoranschlusses 145 aus. Diese mechanische Beanspruchung wird gemessen 150 und eine elektronische Sensorausgabe 155 wird erzeugt. Ein ähnlicher Prozess geschieht zum Messen der Fluiddrücke in dem Motorgetriebe 125, dem Bremssystem 130, dem Benzineinspritzsystem 135 und dem Kühlsystem 140.
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2 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen hat.
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In einigen Ausführungsformen weist ein einstückiger Drucksensoranschluss 210 eine Öffnung 215 auf, deren Fläche kleiner ist, als die Fläche des Diaphragmas 220. Der Drucksensoranschluss 210 ist aus einem einzelnen Stück Material 225 gefertigt und hat keine Schweißnähte, Lötstellen oder Verbindungsstellen. Die Öffnung 215 und das Diaphragma 220 sind durch einen Kanal verbunden, welcher zwei Bereiche aufweist. Ein Kanalbereich 230 hat die gleiche Querschnittsfläche, wie die Fläche der Öffnung 215 und der andere Kanalbereich 235 hat die gleiche Querschnittsfläche, wie die Fläche des Diaphragmas 220. Das gegenüber der kleineren Öffnung 215 größere Diaphragma 220 ermöglicht eine höhere Sensitivität und allgemeine Leistung.
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3 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung hat und in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen einen Kanalbereich mit drei Durchflussflächen hat.
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In einigen Ausführungsformen weist ein einstückiger Drucksensoranschluss 310 eine Öffnung 315 auf, deren Fläche kleiner ist, als die Fläche des Diaphragmas 320. Der Drucksensoranschluss 310 ist aus einem einzelnen Stück Material 325 gefertigt und hat keine Schweißnähte, Lötstellen oder Verbindungsstellen. Die Öffnung 315 und das Diaphragma 320 sind durch einen Kanal verbunden, welcher drei Bereiche aufweist. Ein Kanalbereich 330 hat die gleiche Querschnittsfläche, wie die Flache der Öffnung 315. Ein weitere Kanalbereich 335 hat die gleiche Querschnittsfläche, wie die Fläche des Diaphragmas 320. Es gibt auch einen dazwischen liegenden Kanalbereich 340, welcher eine Querschnittsfläche zwischen der Fläche der Öffnung 315 und der Fläche des Diaphragmas 320 aufweist. Das gegenüber der kleineren Fläche der Öffnung 315 größere Diaphragma 320 ermöglicht eine höhere Sensitivität und allgemeine Leistung.
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4 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung hat und wobei in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen einige Bereiche des Kanals Verjüngungen haben.
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In einigen Ausführungsformen hat der einstückige Drucksensoranschluss 410 einen Kanalbereich 415 mit mehr als drei Querschnittsflächen. In einem Kanalbereich 420 variiert die Querschnittsfläche in einem Konus, um das Fluid oder die Substanz durch die Öffnung 425 und auf den Drucksensoranschluss 410 zu leiten. In einem weiteren Bereich des Kanals 430 variiert die Querschnittsfläche in einem Konus, um sich der Fläche des Diaphragmas 435 anzugleichen. Der Drucksensoranschluss 410 ist aus einem einzelnen Stück Material 440 gefertigt und hat keine Schweißnähte, Lötstellen oder Verbindungsstellen. Das gegenüber der kleineren Öffnung 425 größere Diaphragma 435 ermöglicht eine höhere Sensitivität und allgemeine Leistung.
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5 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher eine größere Fläche des Diaphragmas als die Fläche der Öffnung hat und einen konischen Kanal, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen, hat.
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In einigen Ausführungsformen hat der einstückige Drucksensoranschluss 510 einen konischen Kanal 515. Der Kanal 515 passt die Fläche der Öffnung 520 der Fläche des Diaphragmas 525 an. Der Drucksensoranschluss 510 ist aus einem einzelnen Stück Material 530 gefertigt und hat keine Schweißnähte, Lötstellen oder Verbindungsstellen. Das gegenüber der kleineren Öffnung 520 größere Diaphragma 525 ermöglicht eine höhere Sensitivität und allgemeine Leistung.
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6 ist eine Schnittansicht eines einstückigen Drucksensoranschlusses, welcher mehrere Diaphragmen aufweist.
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In einigen Ausführungsformen kann der einstückige Drucksensoranschluss 610 mehrere Diaphragmabereiche 615, 620 und 625 unterschiedlicher Dimensionen und Flächen aufweisen. Eine einzelne Öffnung 630 ist dazu ausgebildet eine Substanz durch den Kanal 635 zu den Diaphragmen 615, 620 und 625 zu leiten. Der Drucksensoranschluss 610 ist aus einem einzelnen Stück Material 640 gefertigt und hat keine Schweißnähte, Lötstellen oder Verbindungsstellen. Die mehreren Diaphragmen ermöglichen die Druckmessung über einem größeren Messbereich und auch eine Sensorredundanz.
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7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen von Druck mittels eines einstückigen Drucksensoranschlusses in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen darstellt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren, welches in 7 dargestellt ist, durch eine oder mehrere der Vorrichtungen, welche in 2, 3, 4, 5 und 6 dargestellt sind, ausgeführt werden.
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Die Verarbeitung beginnt bei 700, wonach bei Block 710 einer Substanz ermöglicht wird, in den einstückigen Drucksensoranschluss zu fließen. In einigen Ausführungsformen ist die Substanz ein Fluid, ein Dampf oder ein Gas.
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Bei Block 720 fließt die Substanz durch eine Öffnung und einen Kanal. In einigen Ausführungsformen hat der Kanal drei oder mehr Querschnittsflächen, um von der Fläche der Öffnung auf die Fläche des Diaphragmas überzugehen. In noch einer Ausführungsform kann der Kanal eine oder mehrere konische Bereiche aufweisen. Die konischen Bereiche können auch andere geometrische Formen haben.
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Bei Block 730 gerät die Substanz mit dem Diaphragma oder den Diaphragmen des einstückigen Drucksensoranschlusses in Kontakt. Dieser Kontakt resultiert in einer mechanischen Belastung auf dem Diaphragma oder den Diaphragmen. Die Fläche des Diaphragmas oder der Diaphragmen ist größer als die Fläche der Öffnung, was in einer erhöhten Sensitivität und allgemeinen Leistung resultiert.
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Bei Block 740 wird die mechanische Belastung auf dem Diaphragma oder den Diaphragmen gemessen und ein Signal, welches für den Druck der Substanz bezeichnend ist, wird erzeugt. In einigen Ausführungsformen wird die Belastung elektronisch gemessen. In noch weiteren Ausführungsformen wird die Belastung optisch gemessen.
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Das Verfahren bildet zum kontinuierlichen Überwachen des Drucks der Substanz eine Schleife zurück zu 710.
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Die vorhergehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen wird bereitgestellt, um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu benutzen. Vielfältige Modifikationen an diesen Ausführungsformen werden dem Fachmann offensichtlich sein und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf weitere Ausführungsformen angewandt werden, ohne von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Folglich ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die hierin gezeigten Ausführungsformen eingeschränkt zu werden, sondern soll den weitesten Geltungsbereich zugesprochen bekommen, welcher mit den Prinzipien und neuartigen Merkmalen übereinstimmt, welche hierin offenbart sind.
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Der Nutzen und die Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden können, wurden oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Diese Nutzen und Vorteile und jedes Element oder jede Limitierung, welche diese auftreten lassen kann oder starker hervortreten lassen kann, sollen nicht als kritische, notwendige oder essentielle Merkmale eines oder aller Ansprüche angesehen werden. So, wie hierin verwendet, sollen die Begriffe ”weist auf”, ”aufweisend” oder jede weitere Variation davon, als nicht-exklusives beinhalten der Elemente oder Einschränkungen, welche diesen Begriffen folgen, angesehen werden. Dementsprechend ist ein System, ein Verfahren oder eine Ausführungsform, welche einen Satz von Elementen aufweist, nicht nur auf diese Elemente beschränkt und kann andere Elemente beinhalten, welche nicht explizit aufgeführt oder der beanspruchten Ausführungsform innewohnend sind.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf bestimmt Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte bedacht werden, das die Ausführungsformen nur darstellend sind und das der Geltungsbereich der Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Viele Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Hiermit wird erwähnt, dass diese Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen, wie sie durch die folgenden Ansprüche detailliert wird.
