DE102008054382A1

DE102008054382A1 - Drucksensormodul

Info

Publication number: DE102008054382A1
Application number: DE102008054382A
Authority: DE
Inventors: Alexander Lux; Martin Mast
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul (1) umfassend einen Drucksensorchip (7) zur Bestimmung des Drucks eines Messmediums, einen Adapter (2) zur Druckübertragung auf den Drucksensorchip (7), ein mit dem Drucksensorchip kontaktiertes Steckerteil (3) sowie Befestigungsmittel (8, 81, 82) zur Festlegung des Drucksensormoduls (1) in einer Aufnahmeöffnung einer Wand, wobei die Befestigungsmittel (8, 81, 82) eine Relativbewegung des Drucksensormoduls (1) zu wenigstens einem ortsfest an der Wand festlegbaren Teil (8) der Befestigungsmittel ermöglichen, wenn das Messmedium gefriert und dadurch auf den Adapter (2) eine Druckkraft ausübt. Es wird vorgeschlagen, dass das Steckerteil (3) elektrische Anschlüsse (30) aufweist, die federelastisch ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Drucksensormodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1. Ein derartiges Drucksensormodul ist beispielsweise aus der DE 101 07 813 A1 bekannt. Das bekannte Drucksensormodul weist einen Drucksensorchip zur Bestimmung eines Drucks eines Messmediums auf, der mit einem Druckstutzen verbunden ist, der den Druck an den Drucksensorchip weiterleitet. Mit dem Druckstutzen ist ein Adapter verbunden, der den Druck aufnimmt und über den Druckstutzen an den Drucksensorchip weiterleitet und der den Drucksensorchip vor Medien schützt, die den Drucksensorchip beschädigen können. Der Adapter weist eine Durchgangsöffnung auf, die mit einer Flüssigkeitsfüllung versehen ist und auf einer Sensorseite mit dem Druckstutzen verbunden ist. Auf der Seite des Messmediums ist die Durchgangsöffnung durch eine Trennmembran verschlossen. Der Adapter nimmt den Druck des Messmediums auf und leitet diesen über den Druckstutzen an den Drucksensorchip weiter. Durch den Adapter wird der Drucksensorchip vor Medien geschützt, die den Drucksensorchip beschädigen können. Das aus der DE 101 07 813 bekannte Drucksensormodul ist in einer Einstecköffnung einer Wand derart festlegbar, dass das Messmedium auf der von dem Adapter abgewandten Seite mit der Trennmembran in Berührung steht. Wenn das Messmedium gefriert und sich ausdehnt, wird das Drucksensormodul vorteilhaft teilweise aus der Einstecköffnung heraus verschoben, um eine Beschädigung des Drucksensormoduls zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, entweder das Drucksensormodul an einem federnd ausgeführten Befestigungsflansch anzuordnen oder den Befestigungsflansch an dem Drucksensormodul zu fixieren und an einer Feder angreifen zu lassen, die sich an einer in der Wand festgelegten Schraube abstützt.
Aus der DE 103 15 405 A1 ist ferner ein Drucksensor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Druckaufnehmer bekannt, wobei das Gehäuse eine mit einem Druckanschlussstutzen versehenes erstes Gehäuseteil und ein mit einem Steckerteil versehenes zweites Gehäuseteil aufweist. Zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil ist ein Verbindungsteil angeordnet, dass als Stanzbiegeteil ausgebildet ist und mit dem ersten Sensorgehäuseteil einen bis auf Öffnungen zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse geschlossenen EMV-Raum bildet. Der Druckaufnehmer ist mit einer Leiterplatte kontaktiert, die wiederum über S-förmige Verbindungselemente mit Anschlusselementen des Steckerteils verbunden ist.
Weiterhin ist aus der DE 100 14 992 A1 eine Sensoranordnung mit einer Druckmesszelle bekannt, die eine Messmembran aufweist, welche von dem druckbeaufschlagten Messmedium auslenkbar ist und eine Messbrücke aufweist. Eine Auswerteschaltung ist als Hybridschaltung ausgebildet und an der Messmembran unter Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen der Hybridschaltung und der Messbrücke direkt befestigt. Die Kontaktierung der Hybridschaltung mit Steckerstiften eines Steckerteils der Sensoranordnung erfolgt über Federkontakte im Inneren des Sensorgehäuses.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Drucksensormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist mit hoher Messgenauigkeit für den Einsatz in korrosiver Umgebung geeignet. Das Drucksensormodul weist Befestigungsmittel auf, die eine Relativbewegung des Drucksensormoduls zu wenigstens einem ortsfest an der Wand festlegbaren Teil der Befestigungsmittel ermöglichen. Wenn das Messmedium gefriert und dadurch auf den Adapter eine Druckkraft ausübt, kann sich das Drucksensormodul aus der Einbauöffnung an der Wand herausschieben. Im Unterschied zu den im Stand der Technik bekannten Lösungen gleichen die elektrischen Anschlüsse des Drucksensormoduls jedoch die Bewegung des Drucksensormoduls während der Verschiebung vorteilhaft aus. Zu diesem Zweck sind die elektrischen Anschlüsse federelastisch ausgebildet. Das Steckerteil des Drucksensormoduls wird nach dem Einbau des Drucksensormoduls an einer Wand mit einem entsprechenden ortsfesten Gegenstecker kontaktiert. Bei einer Verschiebung des Drucksensormoduls in der Einbauöffnung wird durch die federelastische ausgebildeten elektrischen Anschlüsse vorteilhaft vermieden, dass die elektrischen Anschlüsse belastet oder beschädigt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöht wird.
Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die elektrischen Anschlüsse des Steckerteils wenigstens zweiteilig ausgeführt sind mit wenigstens einem ersten dem Drucksensorchip zugewandten Anschlusselement, das in einem Steckergehäuseteil des Steckerteils festgelegt ist, und mit wenigstens einem dem ersten Anschlusselement zugeordneten und relativ zu diesem beweglichen federbeaufschlagten zweiten Anschlusselement. Eine Komprimierbarkeit der elektrischen Anschlüsse bei einer Verschiebung des Drucksensormoduls lässt sich dadurch mit nur wenigen Bauteilen gewährleisten.
Vorzugsweise sind das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement teleskopartig zueinander verschiebbar.
Eine besonders kompakte Bauform der elektrischen Anschlüsse wird dadurch erreicht, dass entweder das erste Anschlusselement oder das zweite Anschlusselement hülsenförmig ausgebildet ist und das jeweils andere Anschlusselement gleitverschiebbar in dem hülsenförmigen Anschlusselement gelagert ist. Das Federelement kann platzsparend zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement angeordnet sein.
Vorteilhaft kann eine Begrenzung des maximalen Verschiebeweges der beiden Anschlusselemente relativ zueinander dadurch erreicht werden, dass das hülsenförmige erste Anschlusselement oder das hülsenförmige zweite Anschlusselement eine innere Rippe aufweist, die einen Hinterschnitt des jeweils anderen Anschlusselementes hintergreift.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 zur Erläuterung des technischen Hintergrundes der Erfindung einen beispielhaften Aufbau eines Drucksensormoduls mit einem Flüssigkeitsgefüllten Adapter,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drucksensormoduls mit federelastischen Anschlüssen,
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines federelastisch ausgebildeten Anschlusses.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Drucksensormodul 1 zur Festlegung an einer Wand. Das Drucksensormodul 1 weist einen Drucksensorchip 7 zur Messung des Drucks eines Mediums auf. Dieses Medium ist beispielsweise in einer in 1 nicht dargestellten Leitung enthalten, die eine die Leitung umgebende Wand aufweist, an der das Drucksensormoduls 1 festlegbar ist. Das Drucksensormodul 1 weist einen Adapter 2 auf, der in eine Einführöffnung der Wand einsteckbar ist und sich mittels eines Dichtringes 24 gegen die Einführöffnung abdichtet. Der Adapter 2 weist weiterhin eine zentrale Durchführungsöffnung 23 auf, die an einer dem Messmedium zugewandten Seite mit einer Trennmembran 22 verschlossen ist. An der der Trennmembran 22 gegenüberliegenden Seite steht die Durchführungsöffnung 23 mit einem Druckkanal 6c in Verbindung, welcher die Unterseite des Drucksensorchips 7 beaufschlagt. Die Durchführungsöffnung 23 ist mit einer Flüssigkeit als Druckübertragungsmedium gefüllt. Diese kann durch eine seitliche Öffnung 21 des Adapters befüllt werden, die anschließend verschlossen wird. Auf der von der Trennmembran 22 abgewandten Seite des Adapters 2 ist ein Zwischenträger 6b angeordnet, auf dem wiederum ein Glassockel 6a angeordnet ist, der den Drucksensorchip 7 trägt. Der Drucksensorchip 7 kann auf den Glassockel aufgelötet oder aufgeklebt sein. Der Druckkanal 6c durchdringt sowohl den Zwischenträger 6b als auch den Glassockel 6a. Bei einer Beaufschlagung der Trennmembran 22 mit einem Druck des Messmediums, wird der Druck über die in der Durchführungsöffnung 23 enthaltene Flüssigkeit auf den Drucksensorchip 7 übertragen.
Der Drucksensorchip 7 weist eine druckempfindliche Membran auf, die beispielsweise auf der von dem Adapter 2 abgewandten Seite mit einer Sensorbrücke versehen ist. Elektrische Anschlüsse der Sensorbrücke sind mit elektrischen Kontaktflächen einer Hybridplatte 9 verbunden. Die Hybridplatte 9 ist in ihrem zentralen Bereich direkt auf die elektrischen Anschlüsse der Sensorbrücke montiert und liegt an einem Gehäuseboden 5 des Drucksensormoduls 1 auf. Auf den Gehäuseboden 5 ist ein etwa topfförmiges Verbindungsteil 4 aufgeschweißt, das als Stanzbiegeteil ausgebildet ist und teilweise mit einem Steckergehäuseteil 31 umspritzt ist. Das Verbindungsteil 5 bildet zusammen mit dem Gehäuseboden 5 einen EMV geschützten Raum (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit). Das Steckergehäuseteil 31, das Verbindungsteil 4 und das Bodenteil 5 bilden einen den Drucksensorchip 7 und die Hybridplatte 9 umgebendes Gehäuse. Im Inneren dieses Gehäuses sind S-förmige federnde Kontaktelemente 91 vorgesehen, welche Anschlussflächen auf der von dem Drucksensorchip 7 abgewandten Seite der Hybridplatte 9 mit Anschlusselementen 30 des Steckerteils 3 elektrisch kontaktieren.
Der Gehäuseboden 5 weist eine Anschlagfläche 5a auf, an der ein Befestigungsflansch 8 anliegt. Der Befestigungsflansch 8 wird durch eine Tellerfeder 82 gegen die Anschlagfläche 5a gepresst. An ihrem von der Anschlagfläche 5a abgewandten Ende stützt sich die Tellerfeder 82 an einem Vorsprung 81 ab, der durch einen Sprengring gebildet wird, der in einer Nut an dem Adapter 2 festgelegt ist. Das Drucksensormodul 1 ist mit dem Befestigungsflansch 8 an einer Wand einer Leitung festlegbar, in der das Messmedium enthalten ist. Gefriert dieses Messmedium, so wird dadurch eine erhebliche Druckkraft auf den in die Einführöffnung eingesetzten Adapter 2 ausgeübt, die bewirkt, dass sich der Adapter 2 gegen die Federkraft der Tellerfeder 82 in 1 nach oben verschiebt. Mit dem Adapter 2 werden dadurch auch der an dem Adapter 2 festgelegte Gehäuseboden 5 und das Steckerteil 3 nach oben verschoben. Somit bewegen sich der Adapter 2, der Gehäuseboden 5 und das Steckerteil 3 relativ zu dem ortsfest an der Wand festgelegten Befestigungsflansch 8. Dabei werden die elektrischen Anschlusselemente 30 in 1 nach oben bewegt und gegen die nicht dargestellten Gegenanschusselemente eines mit dem Steckerteil 3 verbundenen Gegensteckers gedrückt.
In 1 sind die Anschlusselemente 30 nicht federelastisch ausgebildet. Ein erfindungsgemäßes Drucksensormodul 1 ist in 2 dargestellt. Dieses Drucksensormodul 1 weist prinzipiell den in 1 dargestellten inneren Aufbau auf, wobei anstelle der in 1 dargestellten starren elektrischen Anschlusselemente 30 federelastische Anschlusselemente verwandt werden. In 2 sind drei federelastische Anschlusselemente dargestellt.
Eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines einzelnen federelastischen Anschlusselementes ist in 3 dargestellt. Das federelastische Anschlusselement 30 ist zweiteilig aufgebaut mit einem ersten Anschlusselement 30a, das beispielsweise hülsenförmig ausgebildet ist. Ein zweites stiftförmiges Anschlusselement 30b greift endseitig in den Innenraum des hülsenförmigen ersten Anschlusselementes 30a ein und stützt sich dabei an einem Federelement 30c ab, das im Inneren des hülsensförmigen zweiten Anschlusselementes 30a aufgenommen ist. Dadurch ist das zweite Anschlusselement 30b relativ zu dem ersten Anschlusselement 30a gegen die Kraft des Federelementes 30c verschiebbar. Im unbelasteten Zustand wird das zweite Anschlusselement 30b mit einem Hinterschnitt 30d, der durch eine an dem zweiten Anschlusselement vorgesehene Durchmesserverjüngung 30g gebildet wird, gegen eine innere Rippe 30e des hülsenförmigen ersten Anschlusselementes 30a gedrückt, die beispielsweise durch Prägen an dem ersten Anschlusselement 30a ausgebildet ist. Das erste Anschlusselement 30a kann beispielsweise als Einlegeteil in den Kunststoff des Steckergehäuseteils 31 eingebettet werden und über die in 1 dargestellten S-förmigen Kontaktelemente mit der Hybridplatte 9 kontaktiert werden. Die zweiten Anschlusselemente 30b bilden dann die in 2 sichtbaren äußeren Anschlüsse des Steckerteils 3. Natürlich ist es auch möglich, die zweiten Anschlusselemente 30b in den Kunststoff des Steckergehäuseteils 31 einzubringen und die ersten Anschlusselemente 30a nach außen davon abstehen zu lassen. Das erste Anschlusselement 30a und das zweite Anschlusselement 30b sind so ausgelegt, dass ständig ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen besteht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass unabhängig von der Verschiebeposition der Anschusselemente ein elektrischer Kontakt zwischen den äußeren Kontaktanschlüssen des Steckerteils 3 und der Hybridplatte 9 besteht.
Bei einer Verschiebung des Drucksensormoduls in der Einbauöffnung der Wand drücken sich die mit den nicht dargestellten Anschlüssen eines Gegenkontaktes verbundenen Anschlusselemente 30 vorteilhaft teleskopartig zusammen. Dadurch wird eine Beschädigung der Anschlusselemente 30 vermieden. Die elektrische Kontaktierung des Drucksensormoduls ist dadurch auch bei einem gefrieren des Messmediums besonders zuverlässig, wenn das Drucksensormodul 1 aus der Einbauöffnung teilweise herausverschoben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10107813 A1 [0001]
- DE 10107813 [0001]
- DE 10315405 A1 [0002]
- DE 10014992 A1 [0003]

Claims

Drucksensormodul (1) umfassend einen Drucksensorchip (7) zur Bestimmung des Drucks eines Messmediums, einen Adapater (2) zur Druckübertragung auf den Drucksensorchip (7), ein mit dem Drucksensorchip kontaktiertes Steckerteil (3) sowie Befestigungsmittel (8, 81, 82) zur Festlegung des Drucksensormoduls (1) in einer Aufnahmeöffnung einer Wand, wobei die Befestigungsmittel (8, 81, 82) eine Relativbewegung des Drucksensormoduls (1) zu wenigstens einem ortsfest an der Wand festlegbaren Teil (8) der Befestigungsmittel ermöglichen, wenn auf den Adapter (2) eine Druckkraft ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil (3) elektrische Anschlüsse (30) aufweist, die federelastisch ausgebildet sind.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (30) des Steckerteils wenigstens zweiteilig ausgeführt sind mit wenigstens einem ersten dem Drucksensorchip zugewandten Anschlusselement (30a), das in einem Steckergehäuseteil (31) des Steckerteils (3) festgelegt ist, und mit wenigstens einem dem ersten Anschlusselement (30b) zugeordneten und relativ zu diesem beweglichen federbeaufschlagten zweiten Anschlusselement (30b).
Drucksensormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (30b) und das zweite Anschlusselement (30a) teleskopartig verschiebbar sind.
Drucksensormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste Anschlusselement (30a) oder das zweite Anschlusselement hülsenförmig ausgebildet ist und das jeweils andere Anschlusselement (30b) gleitverschiebbar in dem hülsenförmigen Anschlusselement gelagert ist.
Drucksensormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Anschlusselement (30a) und dem zweiten Anschlusselement (30b) ein Federelement (30c) angeordnet ist.
Drucksensormodul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige erste Anschlusselement (30a) oder das hülsenförmige zweite Anschlusselement eine innere Rippe (30e) aufweist, die einen Hinterschnitt (30d) des jeweils anderen Anschlusselementes (30b) hintergreift, um den maximalen Verschiebeweg der Anschlusselemente (30a, 30b) zu begrenzen.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapater (2) eine mit einer Druckübertragungsflüssigkeit gefüllte Durchgangsöffnung (23) aufweist, die auf einer dem Messmedium zugewandten Seite mit einer Trennmembran (22) verschlossen ist und die auf einer dem Drucksensorchip (7) zugewandten Seite an einen mit dem Drucksensorchip in Verbindung stehenden Druckkanal (6c) angeschlossen ist.
Drucksensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensormodul (1) ein den Drucksensorchip (7) bergendes Gehäuse (3, 4, 5) aufweist und dass die Befestigungsmittel (8, 81, 82) einen Befestigungsflansch aufweisen, der das ortsfest an der Wand festlegbare Teil (8) der Befestigungsmittel bildet und sich mit einer ersten Seite an einem an dem Gehäuse (3, 4, 5) festgelegten Anschlagelement (5a) abstützt und der sich mit seiner von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an einem Federelement (82) abstützt, das einen Vorsprung (81) des Gehäuses oder des Adapters (2) beaufschlagt.