DE102019119722A1

DE102019119722A1 - Drucksensor

Info

Publication number: DE102019119722A1
Application number: DE102019119722.8A
Authority: DE
Inventors: Tomoya Sato; Katsuhiko Fukui
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2020-01-30
Also published as: JP2020016512A; US20200033218A1

Abstract

Ein Drucksensor ist vorgesehen. In einem Drucksensor, enthaltend ein röhrenförmiges Gehäuse (10, 20), eine Membran (30), die an einem Kopfende des Gehäuses (20) befestigt und einem druckbeaufschlagten Medium ausgesetzt ist, und ein Druckmesselement (70), das aus einer ersten Elektrode (71), einem piezoelektrischen Element (72) und einer zweiten Elektrode (73) besteht, die folgend innerhalb des Gehäuses gestapelt sind, ist ein Wärmeisolierelement (60) vorgesehen, das innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, dass es zwischen der Membran und der ersten Elektrode angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich auf einen Drucksensor, der einen Druck eines druckbeaufschlagten Mediums erfasst, und insbesondere, auf einen Drucksensor, der einen Druck eines Hochtemperatur-druckbeaufschlagten Mediums, wie beispielsweise eines Verbrennungsgases, in einer Brennkammer eines Motors erfasst.
Beschreibung des Standes der Technik
Als Drucksensor im Stand der Technik ist ein Verbrennungsdrucksensor bekannt geworden, der ein röhrenförmiges Gehäuse, eine untere röhrenförmige eine Blende bzw. Wandscheibe bzw. Membran, die mit einem Kopfende des Gehäuses gekoppelt ist, eine erste Elektrode, die mit der Membran in Kontakt steht, ein piezoelektrisches Element, das mit der ersten Elektrode in Kontakt steht, und eine zweite Elektrode, die so angeordnet ist, dass sie das piezoelektrische Element in Zusammenarbeit mit der ersten Elektrode einklemmt, einen Isolierring, der in Kontakt mit der zweiten Elektrode angeordnet ist, ein Stützelement, das in Kontakt mit dem Isolierring angeordnet ist, und ein röhrenförmiges Gehäuse, das das piezoelektrische Element, die zweite Elektrode und den Isolierring aufnimmt und mit der ersten Elektrode und der Außenumfangsfläche des Stützelements gekoppelt ist, und einen Verbrennungsdruck eines Verbrennungsgases in einer Brennkammer erfasst (zum Beispiel das japanische Offenlegungsschrift Nr. 2016-121955 ).
Im Drucksensor bringt die durch einen empfangenen Verbrennungsdruck verformte Membran eine Last auf durch die erste Elektrode auf das piezoelektrische Element aus, so dass ein Verbrennungsdruck erfasst wird.
Hier sind die gesamte Membran, die erste Elektrode, die zweite Elektrode, das Stützelement und das Gehäuse aus einem Metallmaterial gebildet. Daher hat der Drucksensor eine Struktur, in der, wenn die Membran aufgrund eines Verbrennungsgases Wärme empfängt, die Wärme durch die erste Elektrode auf das piezoelektrische Element übertragen wird.
Andererseits weist das piezoelektrische Element negative Eigenschaften (NTC-Charakteristik) auf, bei denen ein elektrischer Widerstandswert mit steigender Temperatur abnimmt (NTC-Charakteristik). Daher besteht die Befürchtung, dass ein Temperaturanstieg des piezoelektrischen Elements aufgrund der Wärmeübertragung zu einer Verringerung der Sensorgenauigkeit aufgrund von Schwankungen in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs führen könnte.
Patentdokumente
[Patentdokument 1] Japanisches Offenlegungsschrift Nr. 2016-121955
ZUSAMMENFASSUNG
Die Offenbarung stellt einen Drucksensor bereit, der imstande ist, eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu gewährleisten, indem er den Einfluss von Wärme auf ein piezoelektrisches Element unterdrückt.
Ein Aspekt der Offenbarung stellt einen Drucksensor mit einem leitfähigen Gehäuse dar, das so konfiguriert ist, dass es aufweist eine röhrenförmige Form, eine leitfähige eine Blende bzw. Wandscheibe bzw. Membran, die an einem Kopfende des Gehäuses befestigt und einem druckbeaufschlagten Medium ausgesetzt ist, ein Druckmesselement, das eine erste Elektrode und ein piezoelektrisches Element beinhaltet, und eine zweite Elektrode, die folgend in dem Gehäuse gestapelt sind, ein Vorlastaufbringelement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um das Druckmesselement in Richtung der Membran zu drücken, um eine Vorlast zu erzeugen, und ein Wärmeisolierelement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um zwischen der Membran und der ersten Elektrode zwischenpositioniert zu sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet die Membran im Drucksensor einen flexiblen, plattenförmigen Abschnitt, der am Gehäuse befestigt ist, und einen vorstehenden Abschnitt, der von einem Mittelbereich des flexiblen, plattenförmigen Abschnitts zu einer Innenseite des Gehäuses vorsteht, und das Wärmeisolierelement ist so angeordnet, dass es zwischen dem vorstehenden Abschnitt und der ersten Elektrode zwischenpositioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet das Vorlastelement im Drucksensor ein leitfähiges Befestigungselement, das am Gehäuse befestigt ist, und ein Isolierelement, das zwischen dem Befestigungselement und der zweiten Elektrode zwischenpositioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist im Drucksensor eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements höher als eine Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist im Drucksensor ein Volumen des Wärmeisolierelements größer als ein Volumen des Isolierelements.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet der Drucksensor weiterhin ein Positionierungselement, das aus einem Isoliermaterial gebildet und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und das Druckmesselement ist an dem Positionierungselement angepasst, so dass es auf einer axialen Linie des Gehäuses positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet das Vorlastaufbringelement im Drucksensor ein leitfähiges Befestigungselement, das am Gehäuse befestigt ist, und ein Isolierelement, das zwischen dem Befestigungselement und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements ist niedriger als eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet die Membran im Drucksensor einen flexiblen plattenförmigen Abschnitt, der am Gehäuse befestigt ist, und einen Vorsprungabschnitt, der von einem Mittelbereich des flexiblen plattenförmigen Abschnitts aus in Richtung einer Innenseite des Gehäuses ragt, und das Positionierungselement ist getrennt vom flexiblen plattenförmigen Abschnitt angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist das Positionierungselement im Drucksensor in einer röhrenförmigen Form konfiguriert, um das Wärmeisolierelement zu umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist im Drucksensor das Positionierungselement konfiguriert, um als Wärmeisolierelement zu dienen.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist das Wärmeisolierelement im Drucksensor so konfiguriert, dass es eine Leitfähigkeit und eine thermische Isolierung aufweist, und ein Leiter, der beim Isolieren vom Gehäuse geführt wird, ist mit der zweiten Elektrode verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist das Wärmeisolierelement im Drucksensor aus einem Isoliermaterial gebildet. Ein erster Leiter, der ist mit der Membran verbunden ist, ist mit der ersten Elektrode verbunden, und ein zweiter Leiter, der beim isoliert werden von dem Gehäuse geführt ist, ist mit der zweiten Elektrode verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist der erste Leiter im Drucksensor eine Druckfeder bzw. Kompressionsfeder, die zwischen der Membran und der ersten Elektrode in einem im Wärmeisolierelement vorgesehenen Durchgangsloch angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet das Vorlastaufbringelement im Drucksensor ein leitfähiges Befestigungselement, das am Gehäuse befestigt ist, und ein Isolierelement, das zwischen dem Befestigungselement und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei das Wärmeisolierelement aus einem Isoliermaterial besteht. Ein erster Leiter, der mit dem Befestigungselement verbunden ist, ist mit der ersten Elektrode verbunden, und ein zweiter Leiter, der beim isoliert werden von dem Gehäuse geführt ist, ist mit der zweiten Elektrode verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung, wird in dem Drucksensor Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist das Wärmeisolierelement im Drucksensor aus einem Isoliermaterial gebildet. Ein erster Leiter, der beim Isolieren vom Gehäuse geführt wird, ist mit der ersten Elektrode verbunden, und ein zweiter Leiter, der beim Isolieren vom Gehäuse geführt wird, ist mit der zweiten Elektrode verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet der Drucksensor ferner ein Positionierungselement, das aus einem Isoliermaterial gebildet und im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, und das Druckmesselement ist an dem Positionselement angepasst, so dass es auf einer axialen Linie des Gehäuses positioniert ist. Das Gehäuse beinhaltet ein Außengehäuse und ein Untergehäuse, das in das Außengehäuse eingepasst und daran befestigt ist, und die Membran, das Positionierungselement, das Wärmeisolierelement, das Druckmesselement und das Vorlastelement sind innerhalb des Untergehäuses angeordnet.
Gemäß dem Drucksensor, der die oben beschriebene Konfiguration aufweist, ist es möglich, einen Drucksensor zu erhalten, der imstande ist, eine vorgegebene Sensorgenauigkeit durch Unterdrücken des Einflusses von Wärme auf ein piezoelektrisches Element zu gewährleisten.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer axialen Linie des in 1 dargestellten Drucksensors.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in dem in 1 dargestellten Drucksensor enthalten ist.
4 ist eine Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Sensormoduls.
5 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls an einer Position, an der das Sensormodul um 90 Grad um eine axiale Linie S in Bezug auf den in 4 dargestellten Querschnitt gedreht wird.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Modifikationsbeispiel für das in 4 dargestellte Sensormodul darstellt.
7 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls an einer Position, an der das Sensormodul um 90 Grad um die axiale Linie S in Bezug auf den in 6 dargestellten Querschnitt gedreht wird.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung und ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in den Drucksensor integriert ist.
9 ist eine Querschnittsansicht des in 8 dargestellten Sensormoduls.
10 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls an einer Position, an der das Sensormodul um 90 Grad um eine axiale Linie S in Bezug auf den in 9 dargestellten Querschnitt gedreht wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die gemäß der Offenbarung noch eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors veranschaulicht.
12 ist eine Querschnittsansicht entlang einer axialen Linie des in 11 dargestellten Drucksensors.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in dem in 12 dargestellten Drucksensor enthalten ist.
14 ist eine Querschnittsansicht des in 13 dargestellten Sensormoduls.
15 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung und ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in den Drucksensor integriert ist.
16 ist eine Querschnittsansicht des in 15 dargestellten Sensormoduls.
17 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung und ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in den Drucksensor integriert ist.
18 ist eine Querschnittsansicht des in 17 dargestellten Sensormoduls.
19 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung und ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensormoduls, das in den Drucksensor integriert ist.
20 ist eine Querschnittsansicht des in 19 dargestellten Sensormoduls.
21 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Offenbarung und ist eine Querschnittsansicht eines im Drucksensor enthaltenen Sensormoduls.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, erfasst ein Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform, der an einem Zylinderkopf H eines Motors angeschlossen ist, einen Druck eines Verbrennungsgases innerhalb einer Brennkammer als druckbeaufschlagtes Medium.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, beinhaltet der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform ein Außengehäuse 10 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmige Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, eine Halteplatte 40, ein Positionierungselement 50, ein Wärmeisolierelement 60, ein Druckmesselement 70, ein Vorlastaufbringelement 80, einen Leitungsdraht 91 als ersten Leiter, einen Leitungsdraht 92 als zweiten Leiter und einen Verbinder 100.
Das Druckmesselement 70 besteht aus einer ersten Elektrode 71, einem piezoelektrischen Element 72 und einer zweiten Elektrode 73, die folgend in Richtung der axialen Linie S von der Kopfendseite des Gehäuses gestapelt sind.
Das Vorlastaufbringelement 80 besteht aus einem Befestigungselement 81 und einem Isolierelement 82.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist das Außengehäuse 10 so ausgebildet, dass es eine zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Ausscheidungshärtung oder ferritischer rostfreier Stahl bzw. ferritischer Edelstahl, erstreckt, und beinhaltet eine passende Innenumfangswand 11, einen abgestuften Abschnitt 12, einen Durchgang 13, einen Außengewindeabschnitt 14, der auf der Außenumfangsfläche davon ausgebildet ist, einen Flanschabschnitt 15 und einen Verbinderverbindungsabschnitt 16.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist das Untergehäuse 20 so ausgebildet, dass es eine zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischer rostfreier Stahl erstreckt, und beinhaltet eine Außenumfangsfläche 21, die an der passenden Innenumfangswand 11 angepasst ist, eine Innenumfangswand 22, die um die axiale Linie S zentriert ist, eine Kopfendoberfläche 23 und eine rückseitige Endoberfläche 24.
Darüber hinaus ist das Untergehäuse 20 in die Innenseite des Außengehäuses 10 eingepasst, so dass es durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand befestigt wird, in dem die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierungselement 50, das Wärmeisolierelement 60, das Druckmesselement 70, das Vorlastaufbringelement 80, der Leitungsdraht 91 und der Leitungsdraht 92 darin integriert sind.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist die Membran 30 aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise ausscheidungsgehärtetem Edelstahl gebildet und beinhaltet einen flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 und einen Vorsprungabschnitt 32, der so ausgebildet ist, dass er mit dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 kontinuierlich ist.
Der flexible plattenförmige Abschnitt 31 ist so ausgebildet, dass er eine elastisch verformbare Scheibenform aufweist, und ein Außenrandbereich davon ist an der Kopfendoberfläche 23 des Untergehäuses 20 durch Schweißen oder dergleichen befestigt.
Eine Last, die dem Druck eines Verbrennungsgases entspricht, wirkt auf den flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31, und der flexible plattenförmige Abschnitt 31 wird durch die Last in Richtung der axialen Linie S elastisch verformt.
Das heißt, die Membran 30 ist am Kopfende des Untergehäuses 20 befestigt, das einen Teil des Gehäuses bildet, und wird einem Hochtemperatur-druckbeaufschlagten Medium ausgesetzt.
Der Vorsprungabschnitt 32 ist so ausgebildet, dass er eine säulenförmige Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S zur Innenseite des Untergehäuses 20 von einem Mittelbereich des flexiblen plattenförmigen Abschnitts 31, der auf der axialen Linie S zentriert ist, erstreckt.
Die Außenumfangsfläche des Vorsprungabschnitts 32 ist mit einem Ringspalt von der Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angeordnet.
Darüber hinaus spielt der Vorsprungabschnitt 32 eine Rolle bei der Übertragung einer vom flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 empfangenen Kraft auf das piezoelektrische Element 72 durch die Halteplatte 40, das Wärmeisolierelement 60 und die erste Elektrode 71.
Darüber hinaus ist der Vorsprungabschnitt 32 vorgesehen, so dass eine auf die Membran 30 übertragene Wärmeübertragungsmenge durch den Vorsprungabschnitt 32 begrenzt wird, dessen Fläche beim Übertragen der Wärme auf die Innenseite des Untergehäuses 20 verengt wird. Daher ist es möglich, eine Wärmeübertragungsmenge zu unterdrücken, die sich von der Membran 30 nach innen bewegt.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist die Halteplatte 40 so geformt, dass sie eine Scheibenform mit einem Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Vorsprungabschnitts 32, unter Verwendung eines Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischem Edelstahl.
Darüber hinaus ist die Halteplatte 40 zwischen dem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und dem Wärmeisolierelement 60 positioniert, um eine Rolle beim Halten des Positionierungselements 50 zu spielen, so dass es von dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 getrennt ist, und definiert einen Raum zwischen dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 der Membran 30 und dem Positionierungselement 50.
Dementsprechend ist es möglich, die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die Innenseite des Gehäuses durch das Vorhandensein des oben beschriebenen Raumes effizient zu unterdrücken.
Darüber hinaus kann die Halteplatte 40 aus einem Isoliermaterial oder einem anderen Material ausgebildet werden, sofern sie eine hohe mechanische Festigkeit aufweist.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist das Positionierungselement 50 so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft erstreckt, und beinhaltet ein Durchgangsloch 51, einen passenden konkaven Abschnitt 52, eine Außenumfangsfläche 53 und zwei gekerbte Nuten 54, um den Durchgang der Leitungsdrähte 91 und 92 zu ermöglichen.
Das Durchgangsloch 51 ist als kreisförmiges Loch ausgebildet, das auf der axialen Linie S zentriert ist und sich in Richtung der axialen Linie S erstreckt.
Der passende konkave Abschnitt 52 ist als kreisförmiger konkaver Abschnitt ausgebildet, der auf der axialen Linie S zentriert ist, um die Halteplatte 40 aufzunehmen.
Die Außenumfangsfläche 53 ist als säulenförmige Oberfläche ausgebildet, die auf der axialen Linie S zentriert ist, um an der Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst zu sein.
Die beiden gekerbten Nuten 54 haben in Richtung der axialen Linie S das gleiche Tiefenmaß und sind an punktsymmetrischen Positionen vorgesehen und um die axiale Linie S um 180 Grad voneinander getrennt.
Hier kann ein Isoliermaterial zum Bilden des Positionierungselements 50 eine hohe Wärmekapazität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit ist beispielsweise vorzugsweise gleich oder kleiner als 15 W/m·K und bevorzugter gleich oder kleiner als 5 W/m·K. Beispiele für ein bestimmtes Material sind Keramiken wie Quarzglas, Steatit, Zirkonoxid, Cordierit, Forsterit, Mullit und Yttriumdioxid oder ein leitfähiges Material, das einer Isolierung unterzogen wurde.
Darüber hinaus positioniert und hält das Positionierungselement 50, das von der Halteplatte 40 gestützt wird, die an dem Vorsprungabschnitt 32 anliegt und an der Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst ist, das Wärmeisolierelement 60 und das Druckmesselement 70, das aus der ersten Elektrode 71, dem piezoelektrischen Element 72 und der zweiten Elektrode 73 sowie dem Isolierelement 82 in einem gestapelten Zustand innerhalb des Durchgangslochs 51 besteht.
Das heißt, das Positionierungselement 50 ist innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Das Wärmeisolierelement 60, das Druckmesselement 70 und das Isolierelement 82 werden in das Durchgangsloch 51 eingepasst, um auf der axialen Linie S des Gehäuses positioniert zu werden.
Daher ist es möglich, das Wärmeisolierelement 60 und die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 73, die das Druckmesselement 70 auf der axialen Linie S bilden, mit dem Positionierungselement 50 als Referenz zu positionieren während die Isolationseigenschaften beider Elektroden gesichert werden, um diese Komponenten leicht zu integrieren.
Weiterhin kann eine Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements 50 gleich einer Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 60 und niedriger als eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements 82 sein. Dabei ist es auch möglich, das Positionierungselement 50 als Wärmeisolierelement zu verwenden.
Weiterhin wird das Positionierungselement 50 von der Halteplatte 40 gestützt und getrennt vom flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 der Membran 30 angeordnet oder ist so ausgebildet, dass es das Wärmeisolierelement 60 umschließt, so dass die Wärmeübertragung von der Membran 30 und einem Wandabschnitt des Gehäuses auf das piezoelektrische Element 72 effizient unterdrückt werden kann.
Wie in den 3 bis 5 dargestellt, ist das Wärmeisolierelement 60 so ausgebildet, dass es eine säulenförmige Form mit einer vorbestimmten Höhe und einem Außendurchmesser aufweist, der den Außendurchmessern des Vorsprungabschnitts 32 und der ersten Elektrode 71 entspricht, wobei ein Isoliermaterial mit einer elektrischen Isolationseigenschaft und einer thermischen Isolationseigenschaft verwendet wird.
Hier kann ein Isoliermaterial zur Bildung des Wärmeisolierelements 60 eine hohe Wärmekapazität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit ist beispielsweise vorzugsweise gleich oder kleiner als 15 W/m·K und bevorzugter gleich oder kleiner als 5 W/m·K. Beispiele für ein bestimmtes Material sind Keramiken wie Quarzglas, Steatit, Zirkonoxid, Cordierit, Forsterit, Mullit und Yttriumdioxid oder ein leitfähiges Material, das einer Isolierung unterzogen wurde.
Darüber hinaus ist das Wärmeisolierelement 60 eng zwischen der Halteplatte 40, die gegen den Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 anliegt, und der ersten Elektrode 71 im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, das Wärmeisolierelement 60 ist so angeordnet, dass es zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 positioniert ist.
Dabei wirkt das Wärmeisolierelement 60 so, dass der Wärmeübergang von der Membran 30 zur ersten Elektrode 71 unterdrückt wird.
Das heißt, eine Last durch Druck, die von der Membran 30 aufgenommen wird, wird über die Halteplatte 40, das Wärmeisolierelement 60 und die erste Elektrode 71 auf das piezoelektrische Element 72 übertragen, und die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 wird durch das Wärmeisolierelement 60 unterdrückt.
Dementsprechend wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 angrenzend an die erste Elektrode 71 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erhalten.
Das Druckmesselement 70 funktioniert zum Erfassen eines Drucks und beinhaltet die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 73, die folgend von ihrer Kopfendseite in Richtung der axialen Linie S innerhalb des Untergehäuses 20 gestapelt sind, wie in den 3 bis 5 dargestellt.
Die erste Elektrode 71 ist so ausgebildet, dass sie eine säulenförmige oder scheibenförmige Form mit einem Außendurchmesser aufweist, eingepasst in das Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 50 unter Verwendung eines leitfähigen Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischem Edelstahl.
Darüber hinaus ist die erste Elektrode 71 so angeordnet, dass eine Oberfläche davon in engem Kontakt mit dem Wärmeisolierelement 60 und die andere Oberfläche in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 innerhalb des Durchgangslochs 51 des Positionierungselements 50 steht.
Das piezoelektrische Element 72 ist in einer viereckigen Prismenform mit Abmessungen ausgebildet, so dass es nicht mit dem Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 50 in Kontakt kommt.
Darüber hinaus ist das piezoelektrische Element 72 so angeordnet, dass eine Oberfläche davon in engem Kontakt mit der ersten Elektrode 71 und die andere Oberfläche in engem Kontakt mit der zweiten Elektrode 73 innerhalb des Durchgangslochs 51 des Positionierungselements 50 steht.
Dabei gibt das piezoelektrische Element 72 ein elektrisches Signal auf der Grundlage einer Verzerrung durch eine in Richtung der axialen Linie S aufgenommene Last aus.
Darüber hinaus werden als piezoelektrisches Element 72 Keramiken wie Zinkoxid (ZnO), Bariumtitanat (BaTiO3) und Bleizirkonattitanat (PZT), Quarzkristall und dergleichen eingesetzt.
Die zweite Elektrode 73 ist so ausgebildet, dass sie eine säulenförmige oder zylindrische Form mit einem Außendurchmesser aufweist, eingepasst in das Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 50 unter Verwendung eines leitfähigen Metallmaterials, wie beispielsweise Ausscheidungshärtung oder ferritischer Edelstahl.
Darüber hinaus ist die zweite Elektrode 73 so angeordnet, dass eine Oberfläche davon in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 und die andere Oberfläche in engem Kontakt mit dem Isolierelement 82 innerhalb des Durchgangslochs 51 des Positionierungselements 50 steht.
Wie in den 3 bis 5 dargestellt, spielt das Vorlastaufbringelement 80, das innerhalb eines Untergehäuses 20, das einen Teil des Gehäuses bildendet angeordnet ist, eine Rolle des Pressens des Druckmesselements 70 in Richtung der Membran 30, um dem Druckmesselement 70 eine Vorlast zu verleihen und lineare Eigenschaften als Sensor zu verleihen, und besteht aus dem Befestigungselement 81 und dem Isolierelement 82.
Das Befestigungselement 81 ist so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen feste säulenförmige Form aufweist, die in einem Mittelbereich, der auf die axiale Linie S zentriert ist und einen Bereich einnimmt, der gleich oder größer als der des Durchgangslochs 51 ist, unter Verwendung eines Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischer Edelstahl.
Darüber hinaus beinhaltet das Befestigungselement 81 zwei vertikale Nuten 81 a in einem Außenumfangsbereich, der vom Mittelbereich abweicht.
Die beiden vertikalen Nuten 81a sind so ausgebildet, dass sie an punktsymmetrischen Positionen gestanzt und um die axiale Linie S um 180 Grad voneinander getrennt werden, damit die Leitungsdrähte 91 und 92 entsprechend hindurchgehen können.
Das Isolierelement 82 ist so ausgebildet, dass es eine säulen- oder scheibenförmige Form mit einem Außendurchmesser aufweist, eingepasst in das Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 50 unter Verwendung eines Isoliermaterials mit hervorragenden elektrischen Isoliereigenschaften.
Das heißt, das Isolierelement 82 ist so ausgebildet, dass es eine feste Form aufweist, die im gesamten Bereich keinen Hohlraum oder Stanze aufweist und eine Fläche einnimmt, die derjenigen des Durchgangslochs 51 entspricht.
Darüber hinaus fungiert das Isolierelement 82 dazu, die elektrische Isolierung zwischen der zweiten Elektrode 73 und dem Fixierelement 81 aufrechtzuerhalten und die auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärme zum Fixierelement 81 zu leiten, um Wärme abzugeben.
Weiterhin sind in dieser Ausführungsform das Wärmeisolierelement 60, die erste Elektrode 71, die zweite Elektrode 73 und das Isolierelement 82 so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser und im Wesentlichen die gleiche Dickenabmessung aufweisen, d.h. im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen.
Das Isoliermaterial des Isolierelements 82 kann eine geringe Wärmekapazität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und Beispiele für ein spezifisches Material sind Keramiken wie Aluminiumoxid, Saphir, Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid oder ein leitfähiges Material, das einer Isolationsbehandlung unterzogen wurde.
Weiterhin kann das Isolierelement 82 eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 60, beispielsweise gleich oder höher als 30 W/m·K. Darüber hinaus kann das Isolierelement 82 eine geringere Wärmekapazität aufweisen als das des Wärmeisolierelements 60. Dementsprechend kann eine auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärmeübertragungsmenge durch das Wärmeisolierelement 60 so weit wie möglich unterdrückt werden, und die auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärme kann veranlasst werden, durch das Isolierelement 82 abgeleitet zu werden.
Beim Einbringen des Vorlastaufbringelements 80 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird das Isolierelement 82 in das Durchgangsloch 51 eingepasst, um an der zweiten Elektrode 72 in einem Zustand anzuliegen, in dem das Druckmesselement 70 innerhalb des Positionierungselements 50 angeordnet ist, wie in den 4 und 5 dargestellt. Darüber hinaus wird das Druckmesselement 70 in Richtung der Membran 30 in Richtung der axialen Leitung S gedrückt, so dass das Befestigungselement 81 an dem Isolierelement 82 anliegt, und das Befestigungselement 81 wird durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand, in dem eine Vorlast darauf aufgebracht wird, am Untergehäuse 20 befestigt.
Auf diese Weise ist es möglich, dem Druckmesselement 70 lineare Eigenschaften als Sensor zu verleihen, indem eine Vorlast mit dem Vorlastaufbringelement 80 aufgebracht wird. Darüber hinaus fungiert das Isolierelement 82 dazu, die elektrische Isolierung zwischen der zweiten Elektrode 72 und dem Fixierelement 81 aufrechtzuerhalten und Wärme, die auf das piezoelektrische Element 72 übertragen wird, zum Fixierelement 81 zu leiten, um Wärme abzugeben. Daher kann das Isolierelement 82 wie vorstehend beschrieben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Wärmekapazität aufweisen.
Wie in den 2 und 4 dargestellt, ist der Leitungsdraht 91 elektrisch mit der ersten Elektrode 71 des Druckmesselements 70 verbunden, durchläuft eine Kerbennut 54 des Positionierungselements 50, eine vertikale Nut 81 a des Befestigungselements 81 und den Durchgang 13 des Außengehäuses 10 und wird in einem Zustand zum Verbinder 100 geführt, in dem der Leitungsdraht 91 geführt wird, während er vom Außengehäuse 10 isoliert ist.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über den Leitungsdraht 91 mit einem Anschluss 102 des Verbinders 100 verbunden und über einen Außenverbinder mit einer Erdungsseite (Minusseite) einer elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Wie in den 2 und 4 dargestellt, ist der Leitungsdraht 92 elektrisch mit der zweiten Elektrode 73 des Druckmesselements 70 verbunden, durchläuft die andere Kerbennut 54 des Positionierungselements 50, die andere vertikale Nut 81a des Befestigungselements 81 und den Durchgang 13 des Außengehäuses 10 und wird in einem Zustand zum Verbinder 100 geführt, in dem der Leitungsdraht 92 geführt wird, während er vom Außengehäuse 10 isoliert ist.
Das heißt, die zweite Elektrode 73 ist über den Leitungsdraht 92 mit einem Anschluss 103 des Verbinders 100 verbunden und über den Außenverbinder mit einer Ausgangsseite (positive Seite) der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Verbinder 100 einen Kopplungsabschnitt 101, der mit dem Verbinderverbindungsabschnitt 16 des Außengehäuses 10 gekoppelt ist, der Anschluss 102, der mit dem Kopplungsabschnitt 101 fest verbunden und elektrisch mit dem Leitungsdraht 91 verbunden ist, und der Anschluss 103, der mit dem Anschluss 102 über ein Isolierelement und mit dem Leitungsdraht 92 elektrisch verbunden ist.
Die Anschlüsse 102 und 103 sind entsprechend mit den Verbindungsanschlüssen des externen Verbinders verbunden.
Als nächstes wird ein Vorgang zum Einbau des Drucksensors mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben.
Wenn der Vorgang durchgeführt wird, werden das Außengehäuse 10, das Untergehäuse 20, die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierungselement 50, das Wärmeisolierelement 60, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 73, das Befestigungselement 81, das Isolierelement 82, der Leitungsdraht 91, der Leitungsdraht 92 und der Verbinder 100 vorbereitet.
Zunächst wird die Membran 30 durch Schweißen oder dergleichen an der Kopfendoberfläche 23 des Untergehäuses 20 befestigt.
Anschließend werden die Halteplatte 40 und das Positionierungselement 50 in das Untergehäuse 20 eingepasst und anschließend das Wärmeisolierelement 60, die erste Elektrode 71, mit der der Leitungsdraht 91 verbunden ist, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 73, mit der der Leitungsdraht 92 verbunden ist, und das Isolierelement 82 folgend gestapelt und in das Positionierungselement 50 eingepasst.
Darüber hinaus können die Leitungsdrähte 91 und 92 in einem späteren Prozess entsprechend mit der ersten Elektrode 71 und der zweiten Elektrode 73 verbunden werden.
Danach wird das Befestigungselement 81 in das Untergehäuse 20 eingepasst, um das Isolierelement 82 zu drücken, und das Befestigungselement 81 wird durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand, in dem eine Vorlast darauf aufgebracht wird, an dem Untergehäuse 20 befestigt.
Dabei wird, wie in den 4 und 5 dargestellt, ein Sensormodul M1 gebildet.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Einbau des Sensormoduls M1 nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, und die Halteplatte 40, das Wärmeisolierelement 60, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 73 und das Isolierelement 82 können vorab in das Positionierungselement 50 eingebaut werden, und das Positionierungselement 50 mit den oben beschriebenen verschiedenen darin enthaltenen Komponenten wird in das Untergehäuse 20 eingepasst, so dass das Befestigungselement 81 durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand, in dem eine Vorlast darauf aufgebracht wird, am Untergehäuse 20 befestigt wird.
Anschließend wird das Sensormodul M1 in das Außengehäuse 10 eingebaut. Das heißt, die Leitungsdrähte 91 und 92 durchlaufen den Durchgang 13 des Außengehäuses 10 und das Untergehäuse 20 wird in die passende Innenumfangswand 11 des Außengehäuses 10 eingepasst, so dass die rückseitige Endfläche 24 gegen den abgestuften Abschnitt 12 anliegt.
Danach wird das Untergehäuse 20 durch Schweißen am Außengehäuse 10 befestigt.
Anschließend wird der Kopplungsabschnitt 101 am Verbinderverbindungsabschnitt 16 des Außengehäuses 10 befestigt.
Anschließend wird der Leitungsdraht 91 mit dem Anschluss 102 verbunden und dann wird der Anschluss 102 mit dem Kopplungsabschnitt 101 verbunden.
Anschließend wird der Leitungsdraht 92 mit dem Anschluss 103 verbunden, und dann wird der Anschluss 103 über ein Isolierelement an dem Anschluss 102 befestigt.
Dabei wird der Stecker 100 am Außengehäuse 10 befestigt.
Damit ist der Einbau des Drucksensors abgeschlossen. Darüber hinaus ist das oben beschriebene Einbau-Verfahren lediglich ein Beispiel und ist nicht darauf beschränkt, und andere Einbau-Verfahren können angewendet werden.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird Wärme, die auf die Membran 30 übertragen wird, durch das Wärmeisolierelement 60 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus ist hier das Wärmeisolierelement 60 aus einem Isoliermaterial gebildet, die erste Elektrode 71 ist über den Leitungsdraht 91 direkt mit einer elektrischen Schaltung verbunden und die zweite Elektrode 73 ist über den Leitungsdraht 92 direkt mit der elektrischen Schaltung verbunden.
Daher ist es möglich, die Erzeugung eines Leckstroms zu verhindern, der in einer Verbindungsstruktur im Stand der Technik ein Anliegen ist, und vorgegebene Sensoreigenschaften beizubehalten.
Insbesondere in einem Fall, in dem die erste Elektrode mit einer Masse eines Zylinderkopfes eines Motors oder dergleichen durch ein Gehäuse wie im Stand der Technik verbunden ist, führt eine Abnahme eines elektrischen Widerstandswertes des piezoelektrischen Elements 72 zu der Befürchtung, dass ein Leckstrom, der durch einen Rückkopplungswiderstand eines Schaltkreises fließt, von einer Erdungsseite erzeugt werden kann, und eine Abweichung (Drift) eines Messwertes erzeugt werden kann, d.h. eine nicht invertierende Verstärkerschaltung erzeugt werden kann.
Andererseits wird im Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform, da die erste Elektrode 71 über den Leitungsdraht 91 direkt mit der elektrischen Schaltung verbunden ist, der oben beschriebene Leckstrom nicht erzeugt und somit vorgegebene Sensoreigenschaften beibehalten werden können.
Weiterhin beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 10 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 10 eingepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierungselement 50, das Wärmeisolierelement 60, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringelement 80 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Dementsprechend ist es möglich, das Sensormodul M1 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierungselement 50, das Wärmeisolierelement 60, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringelement 80 in das Untergehäuse 20 integriert werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem eine Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M1 zu teilen, indem nur das Außengehäuse 10 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
6 und 7 veranschaulichen ein Modifikationsbeispiel, in dem die Dickenabmessungen des Wärmeisolierelements 60 und des Isolierelements 82 geändert werden und die Tiefe der Kerbennut 54 des Positionierungselements 50 in Abhängigkeit von der Dicke des Wärmeisolierelements 60 im Sensormodul M1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform geändert wird.
Im Modifikationsbeispiel sind das Wärmeisolierelement 60 und das Isolierelement 82 so ausgebildet, dass die Außendurchmesserabmessungen mit denen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform übereinstimmen und die Dickenabmessungen in Richtung der axialen Linie S von denen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform abweichen.
Das heißt, ein Dickenmaß H1 des Wärmeisolierelements 60 ist größer als ein Dickenmaß H2 des Isolierelements 82 ausgebildet. Mit anderen Worten, das Volumen des Wärmeisolierelements 60 ist so ausgebildet, dass es größer ist als das Volumen des Isolierelements 82.
Hier kann das Dickenmaß H1 des Wärmeisolierelements 60 extrem groß sein, so dass keine Wärmeübertragung in einem Bereich erfolgt, in dem das Ansprechverhalten des Druckmesselements 70 gesichert werden kann.
Andererseits kann das Dickenmaß H2 des Isolierelements 82 extrem klein sein, um eine Wärmeabfuhr zu bewirken, solange die mechanische Festigkeit gewährleistet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Wärmeisolation in Bezug auf das piezoelektrischen Element 72 zu verbessern, indem das Wärmeisolierelement 60 dicker als das Isolierelement 82 gemacht wird, und eine Wärmeableitfähigkeit des piezoelektrischen Elements 72 zu verbessern, indem das Isolierelement 82 dünner als das Wärmeisolierelement 60 gemacht wird, um eine Wärmebewegung vom piezoelektrischen Element 72 zum Befestigungselement 81 durch das Isolierelement 82 zu bewirken.
8 bis 10 veranschaulichen einen Drucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung, bei der das Positionierungselement, die Halteplatte und das Wärmeisolierelement im Sensormodul M1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform geändert werden. Daher werden die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch die gleiche Bezugsnummer und die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 10 und ein Untergehäuse 20, eine Membran 30, ein Positionierungselement 150, ein Druckmesselement 70, ein Vorlastaufbringelement 80, einen Leitungsdraht 91, einen Leitungsdraht 92 und einen Verbinder 100.
Das Positionierungselement 150 ist so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen untere zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft erstreckt, und beinhaltet einen zylindrischen konkaven Abschnitt 151, der auf einer axialen Linie S zentriert ist, einen flachen Plattenabschnitt 152, der zwischen einem Vorsprungabschnitt 32 und einer ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert ist, eine Außenumfangsfläche 53 und zwei gezahnte Nuten 54.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Positionierungselements 150 das gleiche wie das oben beschriebene Wärmeisolierelement 60 und das Positionierungselement 50.
Darüber hinaus positioniert und hält das Positionierungselement 150, das an einer Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst ist und so konfiguriert ist, dass der flache Plattenabschnitt 152 an dem Vorsprungabschnitt 32 anliegt, das Druckmesselement 70, das aus der ersten Elektrode 71, einem piezoelektrischen Element 72 und einer zweiten Elektrode 73 besteht, und das Isolierelement 82 in einem gestapelten Zustand in einem konkaven Abschnitt 151.
Das heißt, das Positionierungselement 150 ist innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Das Druckmesselement 70 und das Isolierelement 82 sind in den konkaven Abschnitt 151 eingepasst, so dass sie auf der axialen Linie S des Gehäuses positioniert sind.
Daher ist es möglich, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 73, die das Druckmesselement 70 auf der axialen Linie S bildet, mit dem Positionierungselement 150 als Referenz zu positionieren und gleichzeitig die Isolationseigenschaften beider Elektroden zu sichern, um diese Komponenten leicht aufzunehmen.
Hier wird der flache Plattenabschnitt 152 zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert, um eine Rolle als Wärmeisolierelement zur Unterdrückung der Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 zu spielen.
Das heißt, das Positionierungselement 150 positioniert das Druckmesselement 70 auf der axialen Linie S, um das Druckmesselement zu lochen, und dient gleichzeitig als Wärmeisolierelement, das zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert ist.
Auf diese Weise, da das Positionierungselement 150 als Wärmeisolierelement ausgebildet ist, sind eine Halteplatte 40 und ein Wärmeisolierelement 60 in der ersten Ausführungsform nicht erforderlich, und es ist möglich, die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu einem Fall zu reduzieren, in dem ein Wärmeisolierelement separat vorgesehen ist.
Da der flache Plattenabschnitt 152 integral als Abschnitt des Positionierungselements 150 ausgebildet ist, fungiert das gesamte Positionierungselement 150 darüber hinaus als Wärmeisolierelement mit hoher Wärmekapazität.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Positionierungselement 150 isoliert und damit die Wärmeübertragung von der ersten Elektrode 71 auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Insbesondere das Positionierungselement 150 dient als Wärmeisolierelement, so dass es möglich ist, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und eine Struktur zu vereinfachen.
Darüber hinaus, da das Positionierungselement 150 aus einem Isoliermaterial gebildet ist, ist die erste Elektrode 71 über einen Leitungsdraht 91 direkt mit einer elektrischen Schaltung verbunden, und die zweite Elektrode 73 ist über einen Leitungsdraht 92 direkt mit der elektrischen Schaltung verbunden, ein Leckstrom wird nicht erzeugt und vorgegebene Sensoreigenschaften können ähnlich der ersten Ausführungsform beibehalten werden.
Weiterhin beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 10 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 10 eingepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Positionierungselement 150, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringelement 80 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M2 zu bilden, indem vorher die Membran 30, das Positionierungselement 150 als Wärmeisolierelement, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringelement 80 in das Untergehäuse 20 integriert werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem eine Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M2 zu teilen, indem nur das externe Gehäuse 10 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
11 bis 14 veranschaulichen einen Drucksensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Offenbarung. Die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden durch die gleiche Bezugsnummer und die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei die Beschreibung weggelassen wird.
Der Drucksensor gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 110 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmiges Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, ein Positionierungselement 250, ein Wärmeisolierelement 160, ein Druckmesselement 170, ein Vorlastaufbringelement 180, einen Leitungsdraht 190 als Leiter und einen Verbinder 200.
Das Druckmesselement 170 besteht aus einer ersten Elektrode 71, einem piezoelektrischen Element 72 und einer zweiten Elektrode 173, die folgend in Richtung der axialen Linie S von einer Kopfendseite des Gehäuses gestapelt sind.
Das Vorlastaufbringelement 180 besteht aus einem Befestigungselement 181 und einem Isolierelement 182.
Ein Außengehäuse 110 ist so ausgebildet, dass es eine zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischem Edelstahl erstreckt, und beinhaltet eine passende Innenumfangswand 11, einen abgestuften Abschnitt 12, einen Durchgang 13, einen Außengewindeabschnitt 14, einen Flanschabschnitt 15 und einen Verbinderverbindungsabschnitt 116.
Der Verbinderverbindungsabschnitt 116 ist zum Verbinden mit dem Verbinder 200 ausgebildet.
Das Wärmeisolierelement 160 weist elektrische Leitfähigkeit und Wärmeisolation auf und ist so ausgebildet, dass es eine säulenförmige Form mit einer vorbestimmten Höhe und einem Außendurchmesser aufweist, der den Außendurchmessern eines Vorsprungabschnitts 32 und der ersten Elektrode 71 entspricht.
Dabei kann das Wärmeisolierelement 160 eine hohe Wärmekapazität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit ist beispielsweise vorzugsweise gleich oder kleiner als 15 W/m·K und bevorzugter gleich oder kleiner als 5 W/m·K. Beispiele für ein spezifisches Material beinhalten ein leitfähiges Beschichtungsisoliermaterial, erhalten durch Bereitstellen eines leitfähigen dünnen Films auf der Oberfläche eines Elements, wie beispielsweise einer Keramik, gebildet aus einem niedrig wärmeleitenden Material, einem wärmeisolierendes leitfähiges Material, das eine Schichtstruktur aufweist, in der Siliziumschicht und Germaniumschicht abwechselnd angeordnet sind, andere wärmeisolierende leitfähige Materialien und dergleichen.
Darüber hinaus ist das Wärmeisolierelement 160 eng zwischen dem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 im Untergehäuse 20 zwischenpositioniert.
Das heißt, das Wärmeisolierelement 160 ist so angeordnet, dass es zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 angeordnet ist.
Dabei fungiert das Wärmeisolierelement 160 dazu, die erste Elektrode 71 durch die Membran 30 elektrisch mit den Gehäusen (dem Außengehäuse 110 und dem Untergehäuse 20) zu verbinden und die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 zu unterdrücken.
Das Druckmesselement 170 funktioniert, um einen Druck zu erfassen und beinhaltet die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 173, die von ihrer Kopfendseite in Richtung der axialen Linie S innerhalb des Untergehäuses 20 folgend gestapelt sind.
Die erste Elektrode 71 ist so angeordnet, dass eine Oberfläche davon in engem Kontakt mit dem Wärmeisolierelement 160 und die andere Oberfläche in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 innerhalb eines Durchgangslochs 51 des Positionierungselements 250 steht.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über das Wärmeisolierelement 160, die Membran 30 und die Gehäuse (das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20) mit einer Erdungsseite (negative Seite) einer elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Die zweite Elektrode 173 ist so ausgebildet, dass sie eine säulenförmige oder zylindrische Form mit einem Außendurchmesser aufweist, eingepasst in das Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 250 unter Verwendung eines leitfähigen Metallmaterials, wie beispielsweise Ausscheidungshärtung oder ferritischer Edelstahl, und beinhaltet einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 173a, der mit einem Leitungsdraht 190 an einer Endfläche desselben verbunden werden soll.
Darüber hinaus ist die zweite Elektrode 173 so angeordnet, dass eine Oberfläche davon in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 und die andere Oberfläche in engem Kontakt mit dem Isolierelement 182 innerhalb des Durchgangslochs 51 des Positionierungselements 50 steht, mit einem Anschluss 202 des Verbinders 200 über den Leitungsdraht 190 verbunden ist und elektrisch mit einer Ausgangsseite (positive Seite) der elektrischen Schaltung über den externen Anschluss verbunden ist.
Das Vorlastaufbringelement 180, das innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet ist, das einen Teil des Gehäuses bildet, spielt eine Rolle beim Pressen des Druckmesselements 170 in Richtung der Membran 30, um dem Druckmesselement 170 eine Vorlast zu verleihen und lineare Eigenschaften als Sensor zu verleihen, und besteht aus dem Befestigungselement 181 und dem Isolierelement 182.
Das Befestigungselement 181 ist so ausgebildet, dass es unter Verwendung eines Metallmaterials wie Ausscheidungshärtung oder ferritischem Edelstahl eine im Wesentlichen säulenförmige Form aufweist, und beinhaltet ein Durchgangsloch 181a, das es dem Leitungsdraht 190 ermöglicht, in einem Mittelbereich, der auf der axialen Linie S zentriert ist, hindurchzugehen.
Das Isolierelement 182 ist so ausgebildet, dass es eine säulenförmige oder zylindrische Form mit einem Außendurchmesser aufweist, eingepasst unter Verwendung eines Isoliermaterials mit hervorragenden elektrischen Isoliereigenschaften in das Durchgangsloch 51 des Positionierungselements 250, und beinhaltet ein Durchgangsloch 182a, das es dem Verbindungsabschnitt 173a der zweiten Elektrode 173 und dem Leitungsdraht 190 ermöglicht, im Mittelbereich, der auf der axialen Linie S zentriert ist, hindurchzugehen.
Hier kann das Isoliermaterial des Isolierelements 182 eine geringe Wärmekapazität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und Beispiele für ein spezifisches Material sind Keramiken wie Aluminiumoxid, Saphir, Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid oder ein leitfähiges Material, das einer Isolierung unterzogen wurde.
Weiterhin kann das Isolierelement 182 eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 160, beispielsweise gleich oder höher als 30 W/m·K. Darüber hinaus kann das Isolierelement 182 eine geringere Wärmekapazität aufweisen als die des Wärmeisolierelements 160. Dementsprechend kann eine auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärmeübertragungsmenge durch das Wärmeisolierelement 160 so weit wie möglich reduziert werden, und die auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärme kann durch das Isolierelement 182 abgeleitet werden.
Der Leitungsdraht 190 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 173 des Druckmesselements 170 verbunden, durchläuft das Durchgangsloch 182a des Isolierelements 182, das Durchgangsloch 181a des Befestigungselements 181 und den Durchgang 13 des Außengehäuses 110 und wird in einem Zustand zum Verbinder 200 geführt, in dem der Leitungsdraht 190 geführt wird, während er vom Außengehäuse 110 isoliert ist.
Das heißt, die zweite Elektrode 173 ist über den Leitungsdraht 190 mit dem Anschluss 202 des Verbinders 200 verbunden und über den externen Anschluss mit einer Ausgangsseite (positive Seite) der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Der Verbinder 200 beinhaltet einen Kopplungsabschnitt 201, der mit dem Verbinderverbindungsabschnitt 116 des Außengehäuses 110 gekoppelt ist, und der Anschluss 202, der über ein Isolierelement mit dem Kopplungsabschnitt 201 verbunden und elektrisch mit dem Leitungsdraht 190 verbunden ist. Der Anschluss 202 ist mit einem Verbindungsanschluss des externen Anschlusses verbunden.
Das Positionierungselement 250 ist so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft erstreckt, und beinhaltet ein zylindrisches Durchgangsloch 51, das auf der axialen Linie S zentriert ist, eine Außenumfangsfläche 53 und eine Endfläche 252, die in Kontakt mit einem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 der Membran 30 steht.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Positionierungselements 250 das gleiche wie die oben beschriebenen Positionierungselemente 50 und 150.
Darüber hinaus positioniert und hält das Positionierungselement 250, das an einer Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst ist, den Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30, das Wärmeisolierelement 160, das Druckmesselement 170, das aus der ersten Elektrode 71, dem piezoelektrischen Element 72 und der zweiten Elektrode 173 besteht, und das Isolierelement 182 in einem gestapelten Zustand innerhalb des Durchgangslochs 51.
Das heißt, das Positionierungselement 250 ist innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Der Vorsprungabschnitt 32, das Wärmeisolierelement 160, das Druckmesselement 170 und das Isolierelement 182 sind in das Durchgangsloch 51 eingepasst, so dass sie auf der axialen Linie S des Gehäuses positioniert sind.
Daher ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 32 und die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 173, die das Druckmesselement 170 auf der axialen Linie S mit dem Positionierungselement 250 als Referenz bilden, zu positionieren während die Isolationseigenschaften beider Elektroden gesichert werden, um diese Komponenten leicht aufzunehmen.
Darüber hinaus kann die Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements 250 gleich der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 160 und niedriger als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements 182 sein. Dabei ist es auch möglich, das Positionierungselement 250 als Wärmeisolierelement zum Funktionieren zu bringen.
Da das Positionierungselement 250 so ausgebildet ist, dass es das Wärmeisolierelement 160 und das Druckmesselement 170 umschließt, ist es außerdem möglich, die Wärmeübertragung von der Membran 30 und einem Wandabschnitt des Gehäuses auf das piezoelektrische Element 72 effizient zu unterdrücken.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Wärmeisolierelement 160 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 110 eingepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Positionierungselement 250, das Wärmeisolierelement 160, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M3 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, das Positionierungselement 250, das Wärmeisolierelement 160, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 in das Untergehäuse 20 integriert werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem die Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M3 zu teilen, indem nur das Außengehäuse 110 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
15 und 16 veranschaulichen einen Drucksensor gemäß einer vierten Ausführungsform der Offenbarung, und die vierte Ausführungsform ist die gleiche wie die oben beschriebene dritte Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein elektrischer Anschlussdurchgang der ersten Elektrode 71 und ein Wärmeisolierelement im Sensormodul M3 gemäß der dritten Ausführungsform geändert werden. Daher werden die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszahlen und Bezugszeichen gekennzeichnet und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der vierten Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 110 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmige Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, ein Positionierungselement 250, ein Wärmeisolierelement 260, ein Druckmesselement 170, ein Vorlastaufbringelement 180, eine Kompressionsfeder 191 als erster Leiter, einen Leitungsdraht 192 als zweiter Leiter und einen Verbinder 200.
Die Kompressionsfeder 191 verbindet die erste Elektrode 71 und die Membran 30 elektrisch miteinander und ist so ausgebildet, dass sie eine Schraubenform aufweist, unter Verwendung eines leitfähigen Federmaterials.
Darüber hinaus ist die Kompressionsfeder 191 zusammengepresst in Kontakt mit einem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 innerhalb des Durchgangslochs 261 des Wärmeisolierelements 260 angeordnet.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über die Kompressionsfeder 191, die Membran 30 und die Gehäuse (das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20) mit einer Erdungsseite (negative Seite) einer elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Ähnlich wie der vorstehend beschriebene Leitungsdraht 190 ist der Leitungsdraht 192 mit einer zweiten Elektrode 173 elektrisch verbunden, durchläuft die Durchgangslöcher 182a und 181a und einen Durchgang 13 und wird in einem Zustand, in dem der Leitungsdraht 192 geführt wird, während er vom Außengehäuse 110 isoliert ist, zum Verbinder 200 geführt.
Das heißt, die zweite Elektrode 173 ist über den Leitungsdraht 192 mit einem Anschluss 202 des Verbinders 200 verbunden und über einen externen Anschluss mit einer Ausgangsseite (positive Seite) der elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Wie in den 15 und 16 dargestellt, beinhaltet das Wärmeisolierelement 260 ein kreisförmiges Durchgangsloch 261, das so ausgebildet ist, dass es eine säulenförmige Form mit einer vorbestimmten Höhe und einem Außendurchmesser gleich den Außendurchmessern des Vorsprungabschnitts 32 und der ersten Elektrode 71 aufweist und auf der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft zentriert.
Das Durchgangsloch 261 ist so ausgebildet, dass die Kompressionsfeder 191 so aufgenommen wird, dass sie dehnbar und zusammenziehbar ist.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Wärmeisolierelements 260 das gleiche wie das des Wärmeisolierelements 60.
Darüber hinaus ist das Wärmeisolierelement 260 eng zwischen dem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, das Wärmeisolierelement 260 ist so angeordnet, dass es zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert ist.
Dabei dient das Wärmeisolierelement 260 dazu, die Wärmeübertragung von der Membran 30 zur ersten Elektrode 71 zu unterdrücken.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform wird Wärme, die auf die Membran 30 übertragen wurde, durch das Wärmeisolierelement 260 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus wird die Kompressionsfeder 191, die in dem Durchgangsloch 261 des Wärmeisolierelements 260 angeordnet ist, als erster Leiter angenommen, der mit der ersten Elektrode 71 und der Membran 30 verbunden ist, so dass es möglich ist, den Anteil der hochthermischen Luft innerhalb des Durchgangslochs 261 zu erhöhen und die thermische Isolation zu verbessern. Weiterhin ist es möglich, einen elektrischen Kontaktpunkt mit einer Vorspannkraft einer Feder aufrechtzuerhalten, indem man die Kompressionsfeder 191 einsetzt.
Darüber hinaus beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 110 eingepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Positionierungselement 250, das Wärmeisolierelement 260, die Kompressionsfeder 191, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M4 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, das Positionierungselement 250, das Wärmeisolierelement 260, die Kompressionsfeder 191, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 in das Untergehäuse 20 integriert werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem die Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M4 zu teilen, indem nur das Außengehäuse 110 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
17 und 18 veranschaulichen einen Drucksensor gemäß einer fünften Ausführungsform der Offenbarung, und die fünfte Ausführungsform ist die gleiche wie die oben beschriebene dritte Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein elektrischer Verbindungsdurchgang der ersten Elektrode 71, ein Wärmeisolierelement und ein Positionierungselement im Sensormodul M3 gemäß der dritten Ausführungsform geändert werden. Daher werden die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform durch die gleichen Bezugsziffern und -zeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der fünften Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 110 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmige Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, ein Positionierungselement 350, ein Wärmeisolierelement 360, ein Druckmesselement 170, ein Vorlastaufbringelement 180, einen Leitungsdraht 291 als ersten Leiter, einen Leitungsdraht 192 als zweiten Leiter und einen Verbinder 200.
Der Leitungsdraht 291 verbindet die erste Elektrode 71 und die Membran 30 elektrisch miteinander und ist zum Biegen über das Wärmeisolierelement 360 ausgebildet.
Darüber hinaus ist der Leitungsdraht 291 um das Wärmeisolierelement 360 und in einer Kerbennut 354 des Positionierungselements 350 angeordnet und mit einem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 verbunden.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über den Leitungsdraht 291, die Membran 30 und die Gehäuse (das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20) mit einer Erdungsseite (negative Seite) einer elektrischen Schaltung elektrisch verbunden.
Das Positionierungselement 350 ist so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft erstreckt, und beinhaltet ein Durchgangsloch 51, das auf der axialen Linie zentriert ist, eine Außenumfangsfläche 53, eine Endfläche 252 und die Kerbennut 354.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Positionierungselements 350 das gleiche wie die oben beschriebenen Positionierungselemente 50, 150 und 250.
Darüber hinaus ist das Positionierungselement 350 an einer Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst und positioniert und hält den Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30, das Wärmisolierelement 360, das Druckmesselement 170, bestehend aus der ersten Elektrode 71, einem piezoelektrischen Element 72 und einer zweiten Elektrode 173, und einem Isolierelement 182 in einem gestapelten Zustand innerhalb des Durchgangslochs 51.
Das heißt, das Positionierungselement 350 ist innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Der Vorsprungabschnitt 32, das Wärmeisolierelement 360, das Druckmesselement 170 und das Isolierelement 182 sind in das Durchgangsloch 51 eingepasst, so dass sie auf der axialen Linie S des Gehäuses positioniert sind.
Daher ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 32 und die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 173, die das Druckmesselement 170 auf der axialen Linie S mit dem Positionierungselement 350 als Referenz bilden, zu positionieren während die Isolationseigenschaften beider Elektroden zu sichern, um diese Komponenten leicht zu integrieren.
Weiterhin kann eine Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements 350 gleich einer Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 360 und niedriger als eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements 182 sein. Dabei ist es auch möglich, das Positionierungselement 350 als Wärmeisolierelement zu verwenden.
Weiterhin ist das Positionierungselement 350 so ausgebildet, dass es das Wärmeisolierelement 360 und das Druckmesselement 170 umschließt, wodurch es möglich ist, die Wärmeübertragung von der Membran 30 und einem Wandabschnitt des Gehäuses auf das piezoelektrische Element 72 effizient zu unterdrücken.
Das Wärmeisolierelement 360 ist so ausgebildet, dass es eine säulenförmige Form mit einer vorbestimmten Höhe und einem Außendurchmesser aufweist, der den Außendurchmessern des Vorsprungabschnitts 32 und der ersten Elektrode 71 entspricht, unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Wärmeisolierelements 360 gleich mit denen der Wärmeisolierelement 60 und 260.
Darüber hinaus ist das Wärmeisolierelement 360 eng zwischen dem Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, das Wärmeisolierelement 360 ist so angeordnet, dass es zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert ist.
Dabei dient das Wärmeisolierelement 360 dazu, die Wärmeübertragung von der Membran 30 zur ersten Elektrode 71 zu unterdrücken.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Wärmeisolierelement 360 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 110 eingepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Positionierungselement 350, das Wärmeisolierelement 360, der Leitungsdraht 291, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M5 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, das Positionierungselement 350, das Wärmeisolierelement 360, der Leitungsdraht 291, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 180 in das Untergehäuse 20 integriert werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem die Aufbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M5 zu teilen, indem nur das Außengehäuse 110 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
19 und 20 veranschaulichen einen Drucksensor gemäß einer sechsten Ausführungsform der Offenbarung, und die sechste Ausführungsform ist die gleiche wie die oben beschriebene dritte Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein elektrischer Verbindungsdurchgang der ersten Elektrode 71, ein Wärmeisolierelement und ein Vorlastaufbringelement im Sensormodul M3 gemäß der dritten Ausführungsform geändert und ein Positionierungselement gelöscht wird. Daher werden die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform durch die gleichen Bezugsziffern und -zeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der sechsten Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 110 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmige Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, ein Wärmeisolierelement 460, ein Druckmesselement 170, ein Vorlastaufbringelement 280, einen Leitungsdraht 391 als ersten Leiter, einen Leitungsdraht 192 als zweiten Leiter und einen Verbinder 200.
Das Vorlastaufbringelement 280 besteht aus einem Befestigungselement 281 und einem Isolierelement 182.
Das Befestigungselement 281 ist so ausgebildet, dass es unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Ausscheidungshärtung oder ferritischer rostfreier Stahl, eine im Wesentlichen säulenförmige Form aufweist, und beinhaltet ein Durchgangsloch 281a, das es dem Leitungsdraht 192 ermöglicht, in einem Mittelbereich, der auf der axialen Linie S zentriert ist, durchzulaufen, einen Passabschnitt 281b mit einer säulenförmigen Form, die auf der axialen Linie S zentriert ist, und eine zylindrische Hülse 281c, die auf dem Passabschnitt 281b eingepasst ist.
Die Hülse 281c spielt eine Rolle bei der Positionierung des Druckmesselements 170, das aus der ersten Elektrode 71, dem piezoelektrischen Element 72 und der zweiten Elektrode 173 und dem Isolierelement 182 auf der axialen Linie S besteht, in einem Zustand, in dem die Hülse an dem Passabschnitt 281b angepasst ist.
Darüber hinaus kann die Hülse 281c integral mit dem Passabschnitt 281b ausgebildet werden.
Das heißt, die Hülse 281c spielt in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Rolle als Positionierungselement.
Der Leitungsdraht 391 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 71 und der Hülse 281c des Befestigungselements 281 verbunden.
Hier wird der Leitungsdraht 391 aus einem Verdrahtungsmaterial gebildet, das Flexibilität aufweist, wie beispielsweise einem Bonddraht, so dass die erste Elektrode 71, die das piezoelektrische Element 72 gemäß einem von der Membran 30 aufgenommenen Druck drückt, beweglich ist.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über den Leitungsdraht 391, das Befestigungselement 281 und die Gehäuse (das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20) elektrisch mit einer Erdungsseite (negative Seite) einer elektrischen Schaltung verbunden.
Wie in 20 dargestellt, ist das Wärmeisolierelement 460 unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft so ausgebildet, dass es im Wesentlichen eine säulenförmige Form aufweist und beinhaltet ein Passloch 461, das an dem Vorsprungabschnitt 32 angepasst ist.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Wärmeisolierelements 460 das gleiche wie das der Wärmeisolierelemente 60, 260 und 360.
Darüber hinaus ist das Wärmeisolierelement 460 eng zwischen dem Vorsprungabschnitt 32 und der ersten Elektrode 71 angeordnet, indem der Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30 an das Passloch 461 innerhalb des Untergehäuses 20 angepasst wird.
Das heißt, das Wärmeisolierelement 460 ist so angeordnet, dass es zwischen der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 zwischenpositioniert ist.
Dabei dient das Wärmeisolierelement 460 dazu, die Wärmeübertragung von der Membran 30 zur ersten Elektrode 71 zu unterdrücken und zu verhindern.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform wird Wärme, die auf die Membran 30 übertragen wird, durch das Wärmeisolierelement 460 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 110 angepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Wärmeisolierelement 460, der Leitungsdraht 391, das Druckmesselement 170 und das Vorlastelement 280 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M6 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, das Wärmeisolierelement 460, der Leitungsdraht 391, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 280 in das Untergehäuse 20 eingebaut werden.
Daher ist es in einem Fall möglich, in dem eine Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, das Sensormodul M6 freizugeben, indem nur das Außengehäuse 110 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
21 veranschaulicht einen Drucksensor gemäß einer siebten Ausführungsform der Offenbarung, und die siebte Ausführungsform ist die gleiche wie die oben beschriebene dritte Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein elektrischer Verbindungsdurchgang der ersten Elektrode 71, ein Wärmeisolierelement und ein Positionierungselement im Sensormodul M3 gemäß der dritten Ausführungsform geändert werden. Daher werden die gleichen Komponenten wie die des Drucksensors gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform durch die gleichen Bezugsziffern und -zeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der siebten Ausführungsform beinhaltet ein Außengehäuse 110 und ein Untergehäuse 20 als röhrenförmiges Gehäuse, die eine axiale Linie S definieren, eine Membran 30, ein Positionierungselement 450, ein Wärmeisolierelement 360, ein Druckmesselement 170, ein Vorlastaufbringelement 380, einen Leitungsdraht 491 als ersten Leiter, einen Leitungsdraht 192 als zweiten Leiter und einen Verbinder 200.
Das Vorlastaufbringelement 380 besteht aus einem Befestigungselement 381 und einem Isolierelement 182.
Das Befestigungselement 381 ist so ausgebildet, dass es unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Ausscheidungshärtung oder ferritischer rostfreier Stahl, eine im Wesentlichen säulenförmige Form aufweist, und beinhaltet ein Durchgangsloch 381a, um es dem Leitungsdraht 192 zu ermöglichen, durch einen auf die axiale Linie S zentrierten Mittelbereich und ein Passloch 381b hindurchzugehen, in das der Leitungsdraht 491 angepasst ist und elektrisch verbunden ist in einem Bereich nahe der Außenseite und von der axialen Linie S abweichenden.
Das Positionierungselement 450 ist so ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, die sich in Richtung der axialen Linie S unter Verwendung eines Isoliermaterials mit einer elektrischen Isoliereigenschaft und einer thermischen Isoliereigenschaft erstreckt, und beinhaltet ein Durchgangsloch 51, das auf der axialen Linie S zentriert ist, eine Außenumfangsfläche 53, eine Endfläche 252 und eine Kerbennut 454, die es dem Leitungsdraht 491 ermöglicht, hindurchzugehen.
Darüber hinaus ist ein Isoliermaterial zum Bilden des Positionierungselements 450 das gleiche wie die der oben beschriebenen Positionierungselemente 50, 150, 250 und 350.
Darüber hinaus ist das Positionierungselement 450 an einer Innenumfangswand 22 des Untergehäuses 20 angepasst und positioniert und hält den Vorsprungabschnitt 32 der Membran 30, das Wärmeisolierelement 360, das Druckmesselement 170, bestehend aus der ersten Elektrode 71, einem piezoelektrischen Element 72 und einer zweiten Elektrode 173, und einem Isolierelement 182 in einem gestapelten Zustand innerhalb des Durchgangslochs 51.
Das heißt, das Positionierungselement 450 ist innerhalb des Untergehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Der Vorsprungabschnitt 32, das Wärmeisolierelement 360, das Druckmesselement 170 und das Isolierelement 182 sind in das Durchgangsloch 51 so eingesetzt, dass sie auf der axialen Linie S des Gehäuses positioniert sind.
Daher ist es möglich, den Vorsprungabschnitt 32 und die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 173, die das Druckmesselement 170 auf der axialen Linie S mit dem Positionierungselement 450 als Referenz bilden, zu positionieren, während die Isolationseigenschaften beider Elektroden zu sichern, um diese Komponenten leicht einzubauen.
Weiterhin kann eine Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements 450 gleich einer Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements 360 und niedriger als eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements 182 sein. Dabei ist es auch möglich, das Positionierungselement 450 dazu zu bringen, als Wärmeisolierelement zu funktionieren.
Weiterhin ist das Positionierungselement 450 so ausgebildet, dass es das Wärmeisolierelement 360 und das Druckmesselement 170 umschließt, wodurch es möglich ist, die Wärmeübertragung von der Membran 30 und einem Wandabschnitt des Gehäuses auf das piezoelektrische Element 72 effizient zu unterdrücken.
Der Leitungsdraht 491 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 71 des Druckmesselements 170 verbunden, durchläuft die Kerbennut 454 des Positionierungselements 450 und ist mit dem Passloch 381b des Befestigungselements 381 angepasst und elektrisch verbunden.
Hier wird der Leitungsdraht 491 aus einem Verdrahtungsmaterial gebildet, das Flexibilität aufweist, wie beispielsweise einem Bonddraht, so dass die erste Elektrode 71, die das piezoelektrische Element 72 gemäß einem von der Membran 30 aufgenommenen Druck drückt, beweglich ist.
Das heißt, die erste Elektrode 71 ist über den Leitungsdraht 491, das Befestigungselement 381 und die Gehäuse (das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20) elektrisch mit einer Erdungsseite (negative Seite) einer elektrischen Schaltung verbunden.
Gemäß dem Drucksensor der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Wärmeisolierelement 360 isoliert, wodurch die Wärmeübertragung von der Membran 30 auf die erste Elektrode 71 und das piezoelektrische Element 72 unterdrückt wird. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, so dass es möglich ist, eine Schwankung in einem Referenzpunkt (Nullpunkt) eines Sensorausgangs zu verhindern und eine vorgegebene Sensorgenauigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus beinhaltet das Gehäuse das Außengehäuse 110 und das Untergehäuse 20, das in das Außengehäuse 110 angepasst ist und daran befestigt ist, und die Membran 30, das Positionierungselement 450, das Wärmeisolierelement 360, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 380 sind im Untergehäuse 20 angeordnet.
Das heißt, es ist möglich, ein Sensormodul M7 zu bilden, indem zuvor die Membran 30, das Positionierungselement 450, das Wärmeisolierelement 360, das Druckmesselement 170 und das Vorlastaufbringelement 380 in das Untergehäuse 20 eingebaut werden.
Daher ist es in einem Fall, in dem die Anbringungsform und dergleichen je nach Anwendungsziel variiert, möglich, das Sensormodul M7 zu freizugeben, indem nur das Außengehäuse 110 für jedes Anwendungsziel eingestellt wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde die Membran 30 ganzheitlich mit dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 und dem Vorsprungabschnitt 32 als Membran beschrieben. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und eine Konfiguration, in der der flexible plattenförmige Abschnitt 31 und der Vorsprungabschnitt 32 getrennt so ausgebildet sind, dass der flexible plattenförmige Abschnitt 31 als Membran fungiert und der Vorsprungabschnitt 32 als Kraftübertragungselement fungiert, kann angenommen werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde eine Konfiguration mit dem Außengehäuse 10 oder 110 und dem Untergehäuse 20 als Gehäuse beschrieben. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann ein Gehäuse angenommen werden.
Wie vorstehend beschrieben, können die Drucksensoren der Offenbarung eine vorgegebene Sensorgenauigkeit sicherstellen, indem sie den Einfluss von Wärme unterdrücken. Daher können die Drucksensoren insbesondere als Drucksensor angewendet werden, der einen Druck eines Hochtemperatur-druckbeaufschlagten Medium, wie beispielsweise eines Verbrennungsgases in einer Brennkammer eines Motors, erfasst und ist auch als Drucksensor nützlich, der einen Druck eines Hochtemperatur-druckbeaufschlagten Mediums anders als ein Verbrennungsgas oder ein anderes druckbeaufschlagtes-Medium erfasst.
Bezugszeichenliste

S: Axiale Linie
10, 110: Außengehäuse
20: Untergehäuse
30: Membran
31: Flexibler plattenförmiger Abschnitt
32: Vorsprungabschnitt
50, 150, 250, 350, 450: Positionierungselement
60, 160, 260, 360, 460: Wärmeisolierelement
70, 170: Druckmessteil
71: Erste Elektrode
72: Piezoelektrisches Element
73, 173: Zweite Elektrode
80, 180, 280, 380: Vorlastaufbringelement
81, 181, 281, 281, 381: Befestigungselement
82, 182: Isolierelement
91: Leitungsdraht (erster Leiter)
92: Leitungsdraht (zweiter Leiter)
190: Leitungsdraht (Leiter)
191: Kompressionsfeder (erster Leiter)
192: Leitungsdraht (zweiter Leiter)
291, 391, 491: Leitungsdraht (erster Leiter)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016121955 [0002, 0006]

Claims

Drucksensor, umfassend: ein leitfähiges Gehäuse (10, 20), das konfiguriert ist, um eine röhrenförmige Form aufzuweisen; eine leitfähige Membran (30), die an einem Kopfende des Gehäuses (10, 20) befestigt ist und einem druckbeaufschlagten Medium ausgesetzt ist; ein Druckmesselement (70), das eine erste Elektrode (71), ein piezoelektrisches Element (72) und eine zweite Elektrode (73) beinhaltet, die folgend innerhalb des Gehäuses (10, 20) gestapelt sind; ein Vorlastaufbringelement (80), das innerhalb des Gehäuses (10, 20) angeordnet ist, um das Druckmesselement (70) in Richtung der Membran (30) zu drücken, um eine Vorlast aufzubringen; und ein Wärmeisolierelement (60), das innerhalb des Gehäuses (10, 20) angeordnet ist, so dass es zwischen der Membran (30) und der ersten Elektrode (71) zwischenpositioniert ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 1, wobei die Membran (30) einen flexiblen plattenförmigen Abschnitt (31), der am Gehäuse (20) befestigt ist, und einen Vorsprungabschnitt (32) beinhaltet, der von einem Mittelbereich des flexiblen plattenförmigen Abschnitts (31) in Richtung einer Innenseite des Gehäuses (20) vorsteht, und das Wärmeisolierelement (60) so angeordnet ist, so dass es zwischen dem Vorsprungabschnitt (32) und der ersten Elektrode (71) zwischenpositioniert ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorlastaufbringelement (80) ein leitfähiges Befestigungselement (81), das am Gehäuse (20) befestigt ist, und ein Isolierelement (82) beinhaltet, das zwischen dem Befestigungselement (81) und der zweiten Elektrode (73) angeordnet ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 3, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements (82) höher ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolierelements (60).
Drucksensor gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei ein Volumen des Wärmeisolierelements (60) größer ist als ein Volumen des Isolierelements (82).
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend: ein Positionierungselement (50), das aus einem Isoliermaterial gebildet und innerhalb des Gehäuses (20) angeordnet ist, und das Druckmesselement (70) an dem Positionierungselement (50) angebracht ist, so dass es auf einer axialen Linie (S) des Gehäuses (20) positioniert ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 6, wobei das Vorlastaufbringelement (80) ein leitfähiges Befestigungselement (81), das am Gehäuse (20) befestigt ist, und ein Isolierelement (82) beinhaltet, das zwischen dem Befestigungselement (81) und der zweiten Elektrode (73) angeordnet ist, und eine Wärmeleitfähigkeit des Positionierungselements (50) niedriger ist als eine Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements (82).
Drucksensor gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Membran (30) einen flexiblen plattenförmigen Abschnitt (31), der am Gehäuse (20) befestigt ist, und einen Vorsprungabschnitt (32) beinhaltet, der von einem Mittelbereich des flexiblen plattenförmigen Abschnitts (31) in Richtung einer Innenseite des Gehäuses (20) vorsteht, und das Positionierungselement (50) getrennt von dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt (31) angeordnet ist.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Positionierungselement (50) in einer röhrenförmigen Form konfiguriert ist, so dass es das Wärmeisolierelement (60) umgibt.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Positionierungselement (50) konfiguriert ist, um als das Wärmeisolierelement (60) zu dienen.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Wärmeisolierelement (60) konfiguriert ist, um Leitfähigkeit und Wärmeisolation aufzuweisen, und ein Leiter (92), der beim isoliert werden von dem Gehäuse (20) geführt ist, mit der zweiten Elektrode (73) verbunden ist.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Wärmeisolierelement (60, 260) aus einem Isoliermaterial gebildet ist, ein erster Leiter (91, 191), der mit der Membran (30) verbunden ist, mit der ersten Elektrode (71) verbunden ist, und ein zweiter Leiter (92, 192), der beim isoliert werden von dem Gehäuse (20) geführt ist, mit der zweiten Elektrode (73, 173) verbunden ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 12, wobei der erste Leiter (191) eine Kompressionsfeder ist, die zwischen der Membran (30) und der ersten Elektrode (71) in einem Durchgangsloch (261), das im Wärmeisolierelement (260) bereitgestellt ist, angeordnet ist.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Vorlastaufbringelement (80) ein leitfähiges Befestigungselement (81), das am Gehäuse (20) befestigt ist, und ein Isolierelement (82) beinhaltet, das zwischen dem Befestigungselement (81) und der zweiten Elektrode (73) angeordnet ist, das Wärmeisolierelement (60) aus einem Isoliermaterial gebildet ist, ein erster Leiter (91), der mit dem Befestigungselement (81) verbunden ist, mit der ersten Elektrode (71) verbunden ist, und ein zweiter Leiter (92), der beim isoliert werden von dem Gehäuse (20) geführt ist, mit der zweiten Elektrode (73) verbunden ist.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Wärmeisolierelement (60) aus einem Isoliermaterial gebildet ist, ein erster Leiter (91), der beim isoliert werden von dem Gehäuse (20) geführt ist, mit der ersten Elektrode (71) verbunden ist, und ein zweiter Leiter (92), der beim isoliert werden von dem Gehäuse (20) geführt ist, mit der zweiten Elektrode (73) verbunden ist.
Drucksensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, weiterhin umfassend: ein Positionierungselement (50), das aus einem Isoliermaterial gebildet und innerhalb des Gehäuses (20) angeordnet ist, und das Druckmesselement (70) an dem Positionierungselement (50) angepasst ist, so dass es auf einer axialen Linie (S) des Gehäuses (20) positioniert ist, wobei das Gehäuse (10, 20) ein Außengehäuse (10) und ein Untergehäuse (20) beinhaltet, das angepasst ist in dem und befestigt an das Außengehäuse (10), und die Membran (30), das Positionierungselement (50), das Wärmeisolierelement (60), das Druckmesselement (70) und das Vorlastaufbringelement (80) innerhalb des Untergehäuses (20) angeordnet sind.