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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drucksensorvorrichtung zur Erfassung
oder Messung eines Drucks von einem Objekt oder Fluid, dessen Druck
zu erfassen oder zu messen ist, wie beispielsweise eine Drucksensorvorrichtung,
die auf einem Ansaugrohr eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors
zur Erfassung des Einlassluftdrucks angebracht ist. Nachstehend
wird das Objekt oder Fluid, dessen Druck zu erfassen oder zu messen
ist, lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung, als das Fluid
zur Messung bezeichnet.
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Bisher
ist eine derartige Drucksensorvorrichtung bekannt, bei der ein Eindringen
von Fremdstoffen in einen Drucksensor, der einen Grossteil der Drucksensorvorrichtung
ausmacht, durch das Vorsehen einer Sperrplatte verhindert wird,
um zu bewirken, dass die Fremdstoffe um den Drucksensor herum strömen. In
diesem Zusammenhang ist beispielsweise auf die Japanische Patentanmeldung,
Offenlegungsschrift Nr. 30535/1999 (JP-A-1999-30535) (1) Bezug zu nehmen.
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Bei
der oben angeführten
Drucksensorvorrichtung kann das Eindringen von Fremdstoffen in den
Drucksensor durch das Vorsehen der Sperrplatte sicherlich verhindert
werden. Zu diesem Zweck ist es jedoch erforderlich, eine zweckgerichtete
Sperrplatte anzufertigen, was zu dem Problem führt, dass sich die Herstellungskosten
der Drucksensorvorrichtung nachteiligerweise entsprechend erhöhen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Angesichts
des oben kurz dargestellten Stands der Technik, ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Drucksensorvorrichtung
zu schaffen, in welcher die Verhinderung des Eindringens der Fremdstoffe
in den Drucksensor mit einer vereinfachten Struktur sicher erzielt
werden kann, ohne die Notwendigkeit ein zweckgerichtetes Element,
wie die zweckgerichtete Sperrplatte, anzufertigen.
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In
Hinblick auf die obige und andere Aufgaben, die mit fortschreitender
Beschreibung offensichtlich werden, ist, gemäß einem allgemeinen Aspekt
der vorliegenden Erfindung, eine Drucksensorvorrichtung vorgesehen,
die einen Drucksensor, um einen Druck von einem Fluid zur Messung
zu erfassen, und einen Sensorbehälter,
der darin den Drucksensor aufnimmt, aufweist, wobei der Sensorbehälter mit
einer Druckeinlassöffnung
eines Rohrs, durch welches das Fluid zur Messung fliesst bzw. strömt, verbunden
ist.
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In
der oben beschriebenen Drucksensorvorrichtung weist der Sensorbehälter eine
Wand auf, zur Begrenzung eines zweiten Fachs bzw. Raums, das/der
sich gegenüber
der Druckeinlassöffnung
befindet, und eines ersten Fachs bzw. Raums, das/der eine Druckeinführungsöffnung zur
Einführung
des Fluids zur Messung bzw. des zu messenden Fluids, das durch die
Druckeinlassöffnung
in den Drucksensor abgeschieden ist, aufweist.
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Mit
der Struktur der Drucksensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
kann das Eindringen von Fremdstoffen in den Drucksensor, mit einer
stark vereinfachten Struktur, ohne die Notwendigkeit, zu diesem
Zweck ein zweckgerichtetes Element anzufertigen, sicher verhindert
werden.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und begleitende Vorteile der
vorliegenden Erfindung, werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung,
der daraus rein beispielhaft entnommenen bevorzugten Ausführungsformen,
in Verbindung mit den anhängigen
Zeichnungen, leichter verstanden werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Im
Verlauf der folgenden Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug
genommen, in denen:
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1 eine
Vorderansicht ist, die eine Drucksensorvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt;
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2 eine
Unteransicht ist, die einen Hauptabschnitt der in 1 gezeigten
Drucksensorvorrichtung im Schnitt zeigt;
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3 eine
Seitenansicht ist, die einen Hauptabschnitt der in 1 gezeigten
Drucksensorvorrichtung im Schnitt zeigt;
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4 eine
bruchstückhafte
Vorderansicht ist, welche die Drucksensorvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt;
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5 eine
Vorderansicht ist, welche die Drucksensorvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt;
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6 eine
Unteransicht ist, die einen Hauptabschnitt der in 5 gezeigten
Drucksensorvorrichtung im Schnitt zeigt;
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7 eine
Ansicht ist, die eine Variante einer in 5 gezeigten
Wand zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit dem, was gegenwärtig als
bevorzugte oder typische Ausführungsformen
davon in Betracht gezogen wird, durch Bezug auf die Zeichnungen
detailliert beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen
gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Teile oder Abschnitte überall in
den verschiedenen Ansichten.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine Vorderansicht, die eine Drucksensorvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt.
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Die
Drucksensorvorrichtung weist einen Drucksensor 1, der zur
Erfassung des innerhalb eines Einlass-Systems eines Verbrennungsmotors
vorherrschenden Drucks bestimmt ist, und einen Sensorbehälter 2,
in dem der Drucksensor 1 untergebracht ist, auf.
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Eine
Bezugskammer 3 ist innen in dem Drucksensor 1 gebildet.
In der Mitte der Bezugskammer 3 ist ein Druckerfassungselement 5,
das aus Silizium gebildet ist, angeordnet. Das Druckerfassungselement 5 weist
einen Umfangsrandabschnitt auf, an und entlang dem das Druckerfassungselement 5 flüssigkeitsdicht
befestigt ist. Eine Druckanwendungskammer 4 ist im Inneren
des Druckerfassungselements 5 gebildet. Das Druckerfassungselement 5 weist
einen Membranabschnitt, der teilweise dünn gebildet ist, und einen
Messwiderstand (gauge resistor), der auf der Membran gebildet ist,
auf. Eine Leitung 7 ist mit der Druckanwendungskammer 4 verbunden,
um die Luft, das Fluid für
die Messung, in die Druckanwendungskammer 4 einzuführen.
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Der
Membranabschnitt des Druckerfassungselements 5 lässt eine
Verformung proportional zu dem Luftdruck, unter Wirkung des Druckunterschieds
zwischen der Druckanwendungskammer 4 und der Referenzkammer 3,
zu. Der Widerstandswert des Messwiderstands ändert sich entsprechend der
oben erwähnten
Verformung, und als ein Ergebnis davon wird eine Spannung des Werts
proportional zu dem Widerstandswert und somit den Luftdruck anzeigend,
nach außen
durch das Medium eines Bleidrahts 22 ausgegeben.
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Der
Drucksensor 1 weist eine Platine 6 auf, durch
welche sich die Leitung 7 erstreckt und auf welcher der
Bleidraht 22 durch Löten
befestigt ist. Ein Anschluss 21 erstreckt sich von einem
Endabschnitt der Platine 6 nach außen, um das Ausgangssignal des
Drucksensors 1 zu entnehmen.
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Der
Sensorbehälter 2 setzt
sich aus einer Basis 10, die aus einem Harz in einer integralen Struktur
durch Gießen
gebildet ist, und einem Gehäuse 11,
das ebenfalls aus einem Harz in einer integralen Struktur durch
Gießen
gebildet und an einen Umfangsrandabschnitt der Basis 10 geklebt
ist, zusammen. Zwischen der Basis 10 und dem Gehäuse 11 ist eine
Abdeckung 9 angeordnet, welche den Drucksensor 1 als
Ganzes, bis auf die Leitung 7, bedeckt.
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Die
Leitung 7 ist mit der Basis 10 fluiddicht oder
luftdicht mit einem O-Ring 8, der dazwischen angeordnet
ist, verbunden. Eine Druckeinführungsöffnung 14 ist
gegenüber
der Spitze der Stirnfläche der
Leitung 7 gebildet, um Luft in die Druckeinführungsöffnung 14 einzuführen. Der
O-Ring 8 ist ortsfest positioniert mittels eines Halters 23,
der zwischen der Basis 10 und der Platine 6 angeordnet
ist.
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Die
Basis 10 ist luftdicht auf einem Ansaugrohr 12 eines
Verbrennungsmotors durch einen O-Ring 19 angebracht. Das
Innere der Basis 10 ist in ein erstes Fach 15 und
ein zweites Fach 16 durch eine Trennwand 17 geteilt,
wie in 2 gesehen werden kann. Die Druckeinführungsöffnung 14 ist
in einer Bodenwand des ersten Fachs 15, welches auf einer
Seite geöffnet
ist, gebildet, während
in einer Seitenwand des ersten Fachs 15 ein vorstehender
Abschnitt 20 gebildet ist, welcher der Druckeinführungsöffnung 14 gegenüberliegt,
um die Fremdstoffe, die zusammen mit der Luft zu der Druckeinführungsöffnung 14 strömen, abzufangen.
Die Wand 17 weist ein derartiges Gesamthöhenprofil
auf, dass die Höhe
der Wand 17 in Richtung der Druckeinführungsöffnung 14 allmählich abnimmt,
so dass die Wand 17 im allgemeinen eine umgekehrte Dreiecksform
darstellt, wie in 3 gezeigt. Auf Grund eines derartigen
Profils der Wand 17, neigen flüssige Fremdstoffe, die an der
Endoberfläche
der Wand 17 anhaften, dazu, nach unten in die Richtung
von der Druckeinführungsöffnung 14 weg
zu strömen.
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Die
Druckeinführungsöffnung 14 ist
so geformt, dass sie sich in die Richtung entlang der Innenseitenoberfläche des
ersten Fachs 15 erstreckt, wobei der vorstehende Abschnitt 20 in
einer Projektionsebene der Druckeinführungsöffnung 14 positioniert ist.
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Ein
Druckeinlassdurchgang oder -öffnung 13,
der/die in dem Ansaugrohr 12 gebildet ist, befindet sich
vor dem zweiten Fach 16 beabstandet von der Leitung 7.
Das zweite Fach 16 ist in eine Vielzahl von unterteilten
Zellen 31 aufgegliedert, mittels kleiner Wände 18,
von denen jede eine Gesamthöhe aufweist,
die niedriger als die der Wand 17 ist. Die Höhe der kleinen
Wand 18 nimmt auch in Richtung der Druckeinführungsöffnung 14 allmählich ab,
so dass flüssige
Fremdstoffe, die an den Endoberflächen der kleinen Wände 18 anhaften
oder sich darauf abgesetzt haben, nach unten in die Richtung von
der Druckeinführungsöffnung 14 weg
strömen
können.
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Übrigens,
obwohl die kleinen Wände 18 so gezeigt
sind, dass sie senkrecht, parallel mit der Wand 17 angeordnet
sind, sollte verstanden werden, dass eine derartige Anordnung der
Wände 18 nicht notwendigerweise
erforderlich ist, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die
kleinen Wände 18 können beispielsweise
in einem Gitter-artigen Muster angeordnet sein. Erforderlich ist
jedoch, dass der innere Oberflächenbereich
des zweiten Fachs 16 vergrößert ist. So weit dieses Erfordernis
erfüllt
ist, kann jede Ausrichtung oder Anordnung der kleinen Wände 18 eingesetzt
werden. Es ist jedoch notwendig, die Höhe der kleinen Wände 18 niedriger
als die der Wand 17 zu dimensionieren.
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Mit
der oben beschriebenen Struktur der Drucksensorvorrichtung, strömt die Luft,
d. h. ein Fluid zur Messung, die/das durch die Druckeinlassöffnung 13,
die in dem Ansaugrohr 12 gebildet ist, das durch ein Rohr
aufgebaut ist, gesaugt wird, zu dem zweiten Fach 16. In
dem Fall prallen durch den Luftstrom getragene Fremdstoffe, wie
beispielsweise Ölpartikel
oder dergleichen, gegen die Bodenwand, die Seitenwand und die kleinen
Wände 18 des
zweiten Fachs 16, um darauf abgesetzt bzw. daran angelagert zu werden,
wobei ein Eindringen der Fremdstoffe in das erste Fach 15 erheblich
unterdrückt
wird.
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Außerdem,
weil der vorstehende Abschnitt 20, der die Fremdstoffe
abfängt,
die auf die Druckeinführungsöffnung 14 zu
strömen,
vor der Druckeinführungsöffnung 14 innerhalb
des ersten Fachs 15 angeordnet ist, werden die Fremdstoffe
veranlasst, sich auch auf dem vorstehenden Abschnitt 20 abzusetzen.
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Danach
strömt
die Luft in die Druckanwendungskammer 4 durch die Druckeinführungsöffnung 14 und
die Leitung 7, aufgrund dessen der Membranabschnitt des
Druckerfassungselements 5 eine Verformung durchmacht, die
proportional zu dem Luftdruck unter Wirkung des Druckunterschieds
zwischen der Druckanwendungskammer 4 und der Referenzkammer 3 ist.
Dann ändert
der Widerstandswert des Messwiderstands sich entsprechend der oben
erwähnten
Verformung. Die Spannung des Werts, die proportional zu dem Widerstandswert
ist und den Luftdruck anzeigt, wird als das Ausgangssignal des Drucksensors 1 durch
das Bleikabel 22 und den Anschluss 21 entnommen.
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Wie
aus dem Vorhergehenden offensichtlich ist, mit der Drucksensorvorrichtung
der oben beschriebenen Struktur, ist die Basis 10 des Sensorbehälters 2 durch
die Wand 17 in das erste Fach 15 und das zweite
Fach 16 derart geteilt, dass ein Grossteil der Luft in
das erste Fach 15 durch das zweite Fach 16 strömt. Folglich
kann ein direktes Eindringen der durch die Luft getragenen Fremdstoffe
in den Drucksensor 1 durch das erste Fach 15 mit
einer vereinfachten Struktur unterdrückt werden.
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Des
Weiteren, da das zweite Fach 16 in eine Vielzahl von unterteilten
Zellen 31 aufgegliedert ist, so dass sich der Oberflächenbereich
im Inneren des zweiten Fachs 16 erhöht, setzt sich eine entsprechend
erhöhte
Menge von Fremdstoffen innerhalb des zweiten Fachs 16 ab.
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Außerdem,
da die Gesamthöhe
der kleinen Wände 18 niedriger
als die der Wand 17 dimensioniert ist, prallen die Fremdstoffe
gegen die und prallen ab von der Spitze der Stirnflächen der
kleinen Wände 18,
und es wird dadurch verhindert, dass sie direkt in das erste Fach 15 strömen.
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Zudem,
da die Wand 17 so geformt ist, dass ihre Höhe allmählich in
Richtung der Druckeinführungsöffnung 14 abnimmt,
und da jede der kleinen Wände 18 auch
so geformt ist, dass die Höhe
davon allmählich
in Richtung der Druckeinführungsöffnung 14 abnimmt,
neigen die flüssigen
Fremdstoffe, die sich auf der Endoberfläche der Wand 17 und
der kleinen Wände 18 abgesetzt
haben, dazu, nach unten in die Richtung von der Druckeinführungsöffnung 14 weg
zu strömen,
wodurch ein Eindringen der Fremdstoffe in den Drucksensor 1 entsprechend
unterdrückt
wird.
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Sogar
wenn die Fremdstoffe in das erste Fach 15 strömen sollten,
werden die Fremdstoffe dann gezwungen, um den vorstehenden Abschnitt 20,
der vor der Druckeinführungsöffnung 14 angeordnet
ist, herum zu strömen,
um in den Drucksensor 1 zu strömen. Somit kann ein Eindringen
der Fremdstoffe in den Drucksensor 1 sicher unterdrückt wird.
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Außerdem,
da die Druckeinführungsöffnung 14 so
geformt ist, dass sie sich in die Richtung entlang der inneren Seitenwand
des ersten Fachs 15 erstreckt, wobei der vorstehende Abschnitt 20 in
der Projektionsebene der Druckeinführungsöffnung 14 angeordnet
ist, kann die zur integralen Bildung der Basis 10 aus einem
Harz durch Gießen
erforderliche Struktur vereinfacht werden.
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Ausführungsform 2
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4 ist
eine bruchstückhafte
Vorderansicht, welche die Drucksensorvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt.
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In
der Drucksensorvorrichtung gemäß der momentanen
Ausführungsform
der Erfindung, ist ein Filter 30 mit einer Luftdurchlässigkeit
oder Atmungsaktivität,
um darauf Fremdstoffe abzusetzen bzw. abzulagern, in dem Innenraum
angeordnet, der begrenzt innerhalb des zweiten Fachs 16 ist,
von dem die vorher in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
erwähnten
kleinen Wände 18 entfernt
wurden.
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In
anderer Hinsicht ist die Struktur der Drucksensorvorrichtung im
Wesentlichen mit derjenigen der Drucksensorvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung identisch.
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Mit
der Struktur der Drucksensorvorrichtung gemäß der momentanen Ausführungsform
der Erfindung, kann ein Eindringen von Fremdstoffen in den Drucksensor 1,
mit Hilfe des Filters 30, zufriedenstellend unterdrückt werden.
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Ausführungsform 3
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5 ist
eine Vorderansicht, welche die Drucksensorvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt zeigt.
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In
der Drucksensorvorrichtung gemäß der momentanen
Ausführungsform
der Erfindung, ist die Druckeinführungsöffnung 14 so
geformt, dass sie sich in die Richtung entlang der inneren Seitenwand des
ersten Fachs 15 erstreckt, wobei der vorstehende Abschnitt 20 in
der Projektionsebene der Druckeinführungsöffnung 14 angeordnet
ist. Ferner ist die Wand 17, durch welche das erste Fach 15 und
das zweite Fach 16 von einander geteilt sind, auf der Bodenoberfläche der
Basis 10 geformt, um den vorstehenden Abschnitt 20 einzuschließen, wie
von der Seite der Druckeinlassöffnung 13 gesehen.
Bezug auf 6. Von der einen Seitenwand
der Wand 17, erstrecken sich kleine Wände 18a und 18b,
von denen jede eine Höhe
aufweist, die niedriger als die Wand 17 ist, um das zweite
Fach 16 in sechs Zellen zu unterteilen.
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In
Hinsicht auf die andere Struktur, ist die Drucksensorvorrichtung
gemäß der momentanen Ausführungsform
im Wesentlichen die gleiche wie die Drucksensorvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Mit
der Struktur der Drucksensorvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
der Erfindung, können
ein vorteilhafter Einfluss und Wirkung, ähnlich den oben in Verbindung
mit der Drucksensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
beschriebenen, erhalten werden. Außerdem liegt das zweite Fach 16 der
Druckeinlassöffnung 13 gegenüber, sogar
in dem Fall, dass die Druckeinlassöffnung 13, an welcher
die Sensorvorrichtung auf dem Ansaugrohr angebracht ist, eine große Größe aufweist. Folglich
strömt
die von dem Ansaugrohr 12 gesaugte Luft in das erste Fach 15 durch
das zweite Fach 16, und es tritt keine Situation auf, dass
die Luft in den Drucksensor 1 direkt durch das erste Fach 15 eingeführt wird.
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In
diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden,
dass die Endfläche 17a der
Wand 17 von C-artigem Querschnitt, derart wie in 7 dargestellt,
geneigt sein kann. In diesem Fall können die Fremdstoffe, die auf
die Endfläche 17a prallen,
in das zweite Fach 16 eingeführt werden.
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Viele
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der ausführlichen
Beschreibung offensichtlich, und somit ist es beabsichtigt, durch
die anhängigen
Ansprüche
alle derartigen Merkmale und Vorteile der Vorrichtung abzudecken, die
in den Bereich der Erfindung fallen. Ferner, da Fachleuten leicht
zahlreiche Modifikationen und Änderungen
einfallen, ist es nicht erwünscht,
die Erfindung auf die genaue Konstruktion und den Betrieb wie dargestellt
und beschrieben zu beschränken.
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Beispielsweise
wurde in der vorhergehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung angenommen, dass die vorliegende Erfindung
auf die Drucksensorvorrichtung, die auf dem Ansaugrohr 12 zur
Erfassung des Einlassluftdrucks in den Verbrennungsmotor angebracht
ist, übertragen
bzw. angewandt wird. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die
Lehren der vorliegenden Erfindung gleichermaßen Anwendung bei der Erfassung
anderer Arten von Drücken
finden können.
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Ferner,
obwohl die vorhergehende Beschreibung auf den Drucksensor gerichtet
wurde, der das Druckerfassungselement enthält, das angeordnet ist, um
die hermetisch verschlossene Bezugskammer und die Druckanwendungskammer,
zur Erfassung des Drucks der Einlassluft als das Fluid zur Messung, zu
begrenzen, sollte jedoch verstanden werden, dass dies rein beispielhaft
ist. Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich angewendet werden bei
der Vorrichtung, die den Drucksensor zur Erfassung des Drucks von
anderen Fluiden zur Messung im allgemeinen enthält.
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Außerdem,
obwohl es in Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurde, dass der vorstehende Abschnitt 20 in
der Projektionsebene der Druckeinführungsöffnung 14 angeordnet
ist, kann jedoch der vorstehende Abschnitt derart angeordnet sein,
dass er außerhalb
der Projektionsebene der Druckeinführungsöffnung sich erstreckt.
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Folglich
fallen alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente, auf die zurückgegriffen
werden kann, in den Bereich der Erfindung.