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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckerfassungsvorrichtung.
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Technischer Hintergrund
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Eine Druckerfassungsvorrichtung, die den Bremshydraulikdruck eines Fahrzeugs erfasst, ist beispielsweise aus PTL 1 bekannt. Dabei offenbart PTL 1 einen Drucksensor, bei dem der Reihe nach ein Sensorchip, ein Verbindungselement, ein innerer Verbindungsbereich, mehrere Montagebereiche, ein äußerer Verbindungsbereich, ein Federelement und ein Anschluss elektrisch verbunden sind.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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Kurzfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die in PTL 1 offenbarte Technik weist jedoch eine große Anzahl von Verbindungspunkten zur elektrischen Verbindung der jeweiligen Elemente und Bereiche und eine große Anzahl von Teilen auf.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Druckerfassungsvorrichtung mit einer geringen Anzahl von Verbindungspunkten und Teilen bereitzustellen.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung des vorstehenden Problems weist eine Druckerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine Sensoreinheit, die ein Dehnungserfassungselement, das den Betrag der Dehnung erfasst, die eine Druckaufnahmefläche erfährt, wenn ein Druck auf sie einwirkt, und eine Verarbeitungsschaltung, die das Signal vom Dehnungserfassungselement verarbeitet, aufweist, ein Gehäuse, das die Sensoreinheit aufnimmt, und einen Anschluss, der mit der Sensoreinheit verbunden ist und von dem ein Teil zurückziehbar vom Gehäuse freigelassen ist, wobei der Anschluss einen Federmechanismus aufweist, der im Gehäuse bereitgestellt ist und elastisch verformbar ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Druckerfassungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der die Anzahl der Verbindungspunkte und Teile gering ist.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1A eine Seitenansicht einer Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 1B eine Draufsicht der Druckerfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1B,
- 3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 1B,
- 4 eine vergrößerte Teilansicht eines strichpunktierten Rahmens in 2,
- 5A eine Seitenansicht eines Druckanschlussstutzens der Druckerfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 5B eine Endflächenansicht entlang einer Linie V-V in 5A,
- 5C eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI in 5A,
- 6A eine Draufsicht der Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 6B eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 6A,
- 6C eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 6A,
- 7 eine erklärende Ansicht eines Zustands, in dem die Druckerfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung elektrisch mit einem Substrat verbunden ist,
- 8A eine Draufsicht der Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung,
- 8B eine Seitenansicht eines oberen Abschnitts der Druckerfassungsvorrichtung gemäß der Modifikation der vorliegenden Erfindung,
- 9A eine Draufsicht der Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung und
- 9B eine Seitenansicht eines oberen Abschnitts der Druckerfassungsvorrichtung gemäß einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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<<Erste Ausführungsform>>
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<Konfiguration der Druckerfassungsvorrichtung>
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1A ist eine Seitenansicht einer Druckerfassungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Zusätzlich sind die x-, y- und z-Achsen wie in 1A dargestellt definiert. Ferner wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit eine positive Seite der z-Achse als „Oberseite“ bezeichnet und wird eine negative Seite als „Unterseite“ bezeichnet.
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Die Druckerfassungsvorrichtung 100 erfasst den Druck eines Druckmediums und wird beispielsweise verwendet, um den Bremshydraulikdruck eines Bremsbetätigungselements eines Fahrzeugs zu erfassen. Zusätzlich ist das vorstehend beschriebene „Druckmedium“ nicht auf eine Flüssigkeit beschränkt und schließt auch ein Gas ein.
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Wie in 1A dargestellt ist, weist die Druckerfassungsvorrichtung 100 ein Gehäuse 10, worin eine Sensoreinheit 30 aufgenommen ist (siehe 2), und Anschlüsse 20a, 20b und 20c, die elektrisch mit einem externen Substrat (nicht dargestellt) verbunden sind, auf. Das vorstehend beschriebene Substrat ist beispielsweise in einer ECU (elektronischen Steuereinheit) des Fahrzeugs installiert.
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Das Gehäuse 10 weist einen Druckanschlussstutzen 11, durch den das Druckmedium eingeleitet wird, eine Abdeckung 12 mit einer zylindrischen Form und eine Führung 13, worin die Anschlüsse 20a, 20b und 20c eingeführt werden, auf. Zusätzlich wird später die Konfiguration der jeweiligen Elemente des Gehäuses 10 beschrieben.
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Die Anschlüsse 20a, 20b und 20c verbinden die Sensoreinheit 30 (siehe 3) und das Substrat (nicht dargestellt) elektrisch, und ein Teil von ihnen steht aus dem Gehäuse 10 vor.
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1B ist eine Draufsicht der Druckerfassungsvorrichtung 100.
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Wie in 1B dargestellt ist, ist ein Einführungsloch ha in der Führung 13 ausgebildet und ist der Anschluss 20a in dieses Einführungsloch ha eingeführt (das Gleiche gilt auch für andere Einführungslöcher hb und hc). Zusätzlich werden die drei Anschlüsse 20a, 20b und 20c für die Stromzufuhr, zur Erdung und für die elektrische Signalübertragung verwendet.
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2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1B.
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Die Druckerfassungsvorrichtung 100 weist das Gehäuse 10 und die Anschlüsse 20a, 20b und 20c, wie vorstehend beschrieben, und zusätzlich die Sensoreinheit 30, eine Anschlussbasis 40 und Drähte 50a, 50b und 50c (Bonddrähte: siehe 3) auf.
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Der Druckanschlussstutzen 11 des Gehäuses 10 besteht aus Metall und ist mit einem Einleitungsloch H versehen, durch das das Druckmedium eingeleitet wird, und er weist eine Membran 11f auf. Die Membran 11f ist ein dünner Abschnitt, der verformt wird, wenn eine Druckaufnahmefläche 11p den Druck des Druckmediums empfängt. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Druckaufnahmefläche 11p an einer Wandfläche des Einleitungslochs H bereitgestellt. Wenn der auf diese Druckaufnahmefläche 11p wirkende Druck zunimmt, nimmt auch der Betrag der Dehnung der Membran 11f zu.
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Zusätzlich ist der Druckanschlussstutzen 11 durch Abdichten gegen ein Modul (nicht dargestellt), das mit einem Strömungsweg (nicht dargestellt) des Druckmediums versehen ist, befestigt. Ferner erstrecken sich der Strömungsweg des Druckmediums, das für dieses Modul bereitgestellt ist, und das Einleitungsloch H des Druckanschlussstutzens 11 kontinuierlich, wenn der Druckanschlussstutzen 11 am Modul befestigt ist, so dass das Druckmedium in das Einleitungsloch H eingeleitet wird.
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Die Sensoreinheit 30 hat die Funktion, den Betrag der Dehnung der Membran 11f zu erfassen und als elektrisches Signal auszugeben. Die Sensoreinheit 30 ist beispielsweise ein Halbleiter-Dehnungssensor und hat die Form einer dünnen Platte. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Sensoreinheit 30 auf der Seite, die der Druckaufnahmefläche 11p entgegengesetzt ist, unter Verwendung eines Bondmittels G an die Oberfläche der Membran 11f gebondet. Beispielsweise kann ein Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt als dieses Bondmittel G verwendet werden.
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3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 1B. Zusätzlich zeigt 3 eine Seitenfläche der Unterseite der Abdeckung 12 an Stelle eines Querschnitts von dieser.
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Ferner zeigt 3 einen Verbindungsabschnitt 21a des Anschlusses 20a als Punkt (das Gleiche gilt auch für andere Verbindungsabschnitte 21b und 21c). Wenngleich dies später detailliert beschrieben wird, sei bemerkt, dass der Anschluss 20a in dieser Reihenfolge zum Außenbereich des Gehäuses 10 hin (in z-Richtung zur Oberseite) den Verbindungsabschnitt 21a, einen Federmechanismus 22a und einen Anschlussabschnitt 23a aufweist, und dass diese Abschnitte integral ausgebildet sind. Das Gleiche gilt für die anderen Anschlüsse 20b und 20c.
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Wie in 3 dargestellt ist, weist die Sensoreinheit 30 ein Dehnungserfassungselement 31 und eine Verarbeitungsschaltung 32 auf.
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Das Dehnungserfassungselement 31 erkennt den Betrag der Dehnung der Druckaufnahmefläche 11p (siehe 2), die gedehnt wird, wenn der Druck empfangen wird. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, weist das Dehnungserfassungselement 31 eine Brückenschaltung auf, die durch Einrichten einer Brückenverbindung zwischen mehreren Dehnungsmessstreifen gebildet ist. Ferner ändert sich der Widerstandswert der beschriebenen Brückenschaltung, wenn die Membran 11f (siehe 2) gedehnt wird.
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Die Verarbeitungsschaltung 32 verarbeitet ein Signal vom Dehnungserfassungselement 31 und weist eine Schaltung, welche das beschriebene Signal verstärkt, und eine Überspannungs-Schutzschaltung auf, wenngleich diese nicht dargestellt sind. Ferner sind das Dehnungserfassungselement 31 und die Verarbeitungsschaltung 32 an einem Siliciumsubstrat als Einzelchip angebracht. Folglich kann durch Montieren des Dehnungserfassungselements 31 und der Verarbeitungsschaltung 32 als Einzelchip die Anzahl der elektrischen Verbindungspunkte verringert werden.
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Die Beschreibung wird zu 2 zurückkehrend fortgesetzt.
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Die Anschlussbasis 40 besteht aus Harz und fixiert die relativen Positionen des Druckanschlussstutzens 11 und des Verbindungsabschnitts 21a (d. h. der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c in 3). Wie in 2 dargestellt ist, ist die Anschlussbasis 40 zwischen dem Druckanschlussstutzen 11 und dem Verbindungsabschnitt 21a angeordnet. Zusätzlich wird die Anschlussbasis 40 zusammen mit diesen Anschlüssen 20a, 20b und 20c, nachdem diese Anschlüsse 20a, 20b und 20c positioniert wurden, spritzgegossen.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist die Anschlussbasis 40 einen Basisabschnitt 41, einen ersten Fixierungsabschnitt 42 und einen zweiten Fixierungsabschnitt 43 auf.
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Der Basisabschnitt 41 weist einen Vertiefungsabschnitt J auf, in den der Druckanschlussstutzen 11 eingepasst ist. Bei einer Montagekonfiguration der Druckerfassungsvorrichtung 100 ist die Membran 11f freistehend, wenn der Druckanschlussstutzen 11 in den Vertiefungsabschnitt J eingepasst wird und die Sensoreinheit 30 auf dieser Membran 11f installiert wird (auf einer Fläche entgegengesetzt zur Druckaufnahmefläche 11p), wobei das Bondmittel G dazwischen angeordnet wird.
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Der in 2 dargestellte erste Fixierungsabschnitt 42 fixiert die Oberseite des Verbindungsabschnitts 21a (die Seite eines Federmechanismus 22a). Wie in 3 dargestellt ist, hat der erste Fixierungsabschnitt 42 in einer Seitenansicht die Form eines umgekehrten U und wird durch integrales Formen eines Abschnitts, der sich in y-Richtung erstreckt, und eines Abschnitts, der sich von beiden Enden dieses Abschnitts zur Unterseite erstreckt, gebildet. Ferner drückt der Abschnitt, der sich in y-Richtung des ersten Fixierungsabschnitts 42 erstreckt, gegen die Oberseiten der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c (eine Seite des Federmechanismus 22a, 22b und 22c).
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In dieser Hinsicht weist, wenngleich dies nicht dargestellt ist, eine Wand (eine in z-Richtung verlaufende Wand) des in 2 dargestellten Basisabschnitts 41 in der Nähe einer Innenwandfläche der Abdeckung 12 in einer Schnittansicht eine Halbkreisform auf, und sie wird durch Spritzgießen integral mit dem ersten Fixierungsabschnitt 42 gebildet.
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Der in 3 dargestellte zweite Fixierungsabschnitt 43 fixiert die Unterseite des Verbindungsabschnitts 21a (eine Seite der Sensoreinheit 30) und erstreckt sich in y-Richtung. Dieser zweite Fixierungsabschnitt 43 drückt gegen die Unterseiten der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c (die Seite der Sensoreinheit 30). Zusätzlich wird der zweite Fixierungsabschnitt 43 durch Spritzgießen integral mit dem Basisabschnitt 41 und dem ersten Fixierungsabschnitt 42 gebildet.
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Demgemäß werden die Oberseiten der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c durch den ersten Fixierungsabschnitt 42 fixiert und werden die Unterseiten der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c durch den zweiten Fixierungsabschnitt 43 fixiert. Folglich wird selbst dann, wenn sich der in 2 dargestellte Federmechanismus 22a beispielsweise elastisch verformt, der Anschluss 20a stark am Verbindungsabschnitt 21a fixiert, so dass es keine Bedenken in Bezug auf einen Ausfall der elektrischen Verbindung gibt.
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Die in 2 dargestellte Abdeckung 12 besteht aus Metall und nimmt die Sensoreinheit 30 zusammen mit dem Druckanschlussstutzen 11 und der Führung 13 auf, und sie weist eine zylindrische Form mit einer zur z-Richtung parallelen Mittelachse auf. Das untere Ende der Abdeckung 12 wird an den Druckanschlussstutzen 11 geschweißt oder gebondet, und die Umgebung des oberen Endes der Abdeckung 12 und der Führung 13 werden spritzgegossen.
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Die Führung 13 ist ein Element, in welches die Anschlussabschnitte 23a, 23b und 23c eingeführt werden, und sie hat die Form einer dicken Scheibe. In der Führung 13 befinden sich das Einführungsloch ha, in das der Anschlussabschnitt 23a des Anschlusses 20a eingeführt wird, ein Einführungsloch hb (siehe 1B), in das der Anschlussabschnitt 23b des Anschlusses 20b eingeführt wird, und das Einführungsloch hc, in das der Anschlussabschnitt 23c des Anschlusses 20c eingeführt wird.
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4 ist eine vergrößerte Teilansicht des strichpunktierten Rahmens K in 2. Wie in 4 dargestellt ist, ist der Durchmesser des Einführungslochs ha etwas größer als der Durchmesser des Anschlussabschnitts 23a des Anschlusses 20a. Das heißt, dass das Einführungsloch ha so ausgebildet ist, dass die Bewegung des Anschlussabschnitts 23a in z-Richtung nicht in Zusammenhang mit einer elastischen Verformung des Federmechanismus 22a (siehe 2) blockiert wird (so dass der Anschlussabschnitt 23a nicht durch einen Presssitz oder nur leicht durch einen Presssitz in das Einführungsloch ha eingeführt wird). Dies gilt auch für die anderen Einführungslöcher hb und hc.
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Ferner hat das Einführungsloch ha eine zulaufende Form und ist so ausgebildet, dass sein Durchmesser zur Innenseite des Gehäuses 10 hin größer wird. Folglich lässt sich der Vorgang des Einführens des Anschlussabschnitts 23a von der Unterseite des Einführungslochs ha leicht ausführen (das Gleiche gilt auch für die anderen Einführungslöcher hb und hc).
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Als nächstes wird, wenngleich Konfigurationen der Anschlüsse 20a, 20b und 20c beschrieben werden, hauptsächlich die Konfiguration des Anschlusses 20a beschrieben und wird auf die Beschreibung der anderen Anschlüsse 20b und 20c, welche die gleiche Konfiguration verwenden, verzichtet.
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Der in 2 dargestellte Anschluss 20a verbindet die Sensoreinheit 30 und das externe Substrat (nicht dargestellt) elektrisch und wird über den dazwischen angeordneten Draht 50a mit der Sensoreinheit 30 verbunden. Ferner wird ein Teil des Anschlusses 20a in z-Richtung vom Gehäuse 10 zurückziehbar freigelegt.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist der Anschluss 20a den Verbindungsabschnitt 21a, den Federmechanismus 22a und den Anschlussabschnitt 23a auf, die integral ausgebildet sind. Der Verbindungsabschnitt 21a ist über den dazwischen angeordneten Draht 50a mit der Sensoreinheit 30 verbunden und ist plattenförmig. Bei einem in 2 dargestellten Beispiel verläuft die Ebenenrichtung (yz-Ebene) des Verbindungsabschnitts 21a parallel zur Ebenenrichtung der Sensoreinheit 30. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 21a direkt oberhalb der Sensoreinheit 30 bereitgestellt. Demgemäß lassen sich der Verbindungsabschnitt 21a und die Sensoreinheit 30 leicht durch den dazwischen angeordneten Draht 50a verbinden, so dass die Druckerfassungsvorrichtung 100 miniaturisiert werden kann.
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Der Federmechanismus 22a wird durch eine herunterdrückende Kraft, die von diesem Substrat auf den Anschlussabschnitt 23a wirkt, wenn eine Kontaktverbindung mit dem externen Substrat (nicht dargestellt) eingerichtet wird, elastisch verformt und ist im Gehäuse 10 bereitgestellt. Beim in 2 dargestellten Beispiel wird eine Blattfeder, die in einer vertikalen Schnittansicht mäanderförmig gekrümmt ist, als Federmechanismus 22a verwendet. Zusätzlich haftet ein Abschnitt des Anschlusses 20a zwischen dem Verbindungsabschnitt 21a und dem Federmechanismus 22a mit einem dazwischen angeordneten Harz eng an der Oberfläche der Anschlussbasis 40.
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Der in 2 dargestellte Anschlussabschnitt 23a ist vom Gehäuse 10 freigelassen und bildet eine Kontaktverbindung mit dem externen Substrat (nicht dargestellt). Der Anschlussabschnitt 23a ist stabförmig und erstreckt sich in z-Richtung zur Oberseite des Federmechanismus 22a. Ferner zieht sich, wenn die Druckkraft vom vorstehend beschriebenen Substrat den Federmechanismus 22a elastisch verformt, ein Teil des Anschlussabschnitts 23a in das Gehäuse 10 zurück (d. h. die Länge des vom Gehäuse 10 freigelassenen Abschnitts wird gering). Wenn diese Druckkraft aufgehoben wird, kehrt ein Teil des Anschlussabschnitts 23a in den ursprünglichen Zustand zurück. Zusätzlich wird der Abstand zwischen der Oberfläche der Führung 13 und dem Substrat durch ein nicht dargestelltes Element eingehalten.
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Der Draht 50a verbindet die Sensoreinheit 30 und den Anschluss 20a elektrisch. Beispielsweise kann Aluminium (Al) oder Gold (Au) für diesen Draht 50a verwendet werden.
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Ein Ende des Drahts 50a wird beispielsweise durch Drahtbonden oder ein thermosonisches Verfahren mit der Sensoreinheit 30 verbunden, und sein anderes Ende wird mit dem Verbindungsabschnitt 21a des Anschlusses 20a verbunden. Insbesondere wendet ein Drahtbonder (nicht dargestellt), der eine Verbindungsvorrichtung ist, eine Ultraschallschwingung auf den Draht 50a an, während eine vorgegebene Last auf den Draht 50a angewendet wird, um Reibung darauf auszuüben und in Presskontakt mit dem Draht zu gelangen, so dass der Draht elektrisch verbunden wird. Das Gleiche gilt für den Draht 50b, der den Anschluss 20b und die Sensoreinheit 30 verbindet, und den Draht 50c, der den Anschluss 20c und die Sensoreinheit 30 verbindet.
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Ferner wird die Rückseite des in 2 dargestellten Verbindungsabschnitts 21a im Wesentlichen integral mit einer Wand der Anschlussbasis 40 ausgebildet und wird die Rückseite dieser Wand durch einen Klebstoff an den Druckanschlussstutzen 11 angeklebt. Das heißt, dass es keinen Zwischenraum zwischen dem Verbindungsabschnitt 21a, der Wand der Anschlussbasis 40 und dem Druckanschlussstutzen 11 in x-Richtung gibt und dass die Dicke in x-Richtung in ausreichendem Maße eingehalten wird (das Gleiche gilt für die anderen Verbindungsabschnitte 21b und 21c). Folglich können während der Verarbeitung des Drahtbondens und bei der Befestigung des Druckanschlussstutzens 11 die vorgegebene Last und die Ultraschallschwingung geeignet auf den Draht 50a angewendet werden.
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Zusätzlich ist das vorstehend beschriebene thermosonische Verfahren ein Beispiel für das Drahtbonden, und es können auch andere Verfahren (Thermokompressionsverfahren) angewendet werden. Als nächstes wird eine Konfiguration zum Kleben des Druckanschlussstutzens 11 und der Anschlussbasis 40 direkt unterhalb der Verbindungsabschnitte 21a, 21b und 21c in x-Richtung beschrieben.
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5A ist eine Seitenansicht des Druckanschlussstutzens 11. Wie in 5A dargestellt ist, sind Rillen 11a, 11b und 11c (Vertiefungen) mit in einer Seitenansicht rechteckigen Formen in der Nähe des oberen Endes des Druckanschlussstutzens 11 ausgebildet.
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5B ist eine Endflächenansicht entlang einer Linie V-V in 5A. Wie in 5B dargestellt ist, hat ein oberer Abschnitt des Druckanschlussstutzens 11 eine durch Schneiden eines Teils einer Säule in der yz-Ebene gebildete Form. Ferner sind Abschnitte, die in negativer x-Richtung vertieft sind, als Rillen 11a, 11b und 11c in der Nähe des oberen Endes einer Seitenfläche M mit einer planaren Form ausgebildet. In dieser Hinsicht werden durch Berücksichtigen der Menge und der Viskosität des in die Rille 11a einzubringenden Klebstoffs die Fläche in der Seitenansicht (siehe 5A) der Rille 11a und die Tiefe in einer Schnittansicht (siehe 5B) festgelegt.
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5C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI in 5A. Wie in 5C dargestellt ist, ist die Rille bis zum oberen Ende des Druckanschlussstutzens 11 ausgebildet. Das heißt, dass die Rille 11c, in die der Klebstoff zum Kleben des Druckanschlussstutzens 11 und der Anschlussbasis 40 eingebracht wird, an einem Abschnitt gebildet wird, an dem der Druckanschlussstutzen 11 in x-Richtung auf den Verbindungsabschnitt 21c trifft. Mit anderen Worten überlappen der Verbindungsabschnitt 21c (siehe 2), die Wand der Anschlussbasis 40 (siehe 2) und die Rille 11c des Druckanschlussstutzens 11 in x-Richtung (das Gleiche gilt für die anderen Rillen 11a und 11b). Ferner wird der Druckanschlussstutzen 11, nachdem Klebstoff in diese Rillen 11a, 11b und 11c eingebracht wurde, an die Anschlussbasis 40 geklebt und wird der Klebstoff thermisch gehärtet. Dadurch kann die Bildung eines Zwischenraums direkt unterhalb des Verbindungsabschnitts 21c in x-Richtung verhindert werden und kann das Drahtbonden geeignet ausgeführt werden, während der Druckanschlussstutzen 11 fixiert ist.
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Zusätzlich ist es, falls eine Konfiguration ohne die Rillen 11a, 11b und 11c verwendet wird, wahrscheinlich, dass der auf die Seitenfläche M aufgebrachte Klebstoff feucht wird und sich aufweitet oder infolge der Schwerkraft bei vertikal angeordnetem Druckanschlussstutzen 11 tropft (wobei der Druckanschlussstutzen 11 in einer in 5C dargestellten Richtung angeordnet ist). Daher ist es wahrscheinlich, dass die Klebstoffmenge zwischen Produkten der Druckerfassungsvorrichtungen 100 variiert und dass die Zuverlässigkeit des Drahtbondens abnimmt.
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Dagegen werden die Rillen 11a, 11b und 11c gemäß der ersten Ausführungsform in der Nähe des oberen Endes des Druckanschlussstutzens 11 gebildet, so dass die in diese Rillen 11a, 11b und 11c einzubringende Klebstoffmenge im Wesentlichen fest wird. Folglich variiert die Klebstoffmenge zwischen den Produkten der Druckerfassungsvorrichtungen 100 kaum und kann das Drahtbonden geeignet ausgeführt werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
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<Wirkung>
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Teil des Anschlusses 20a vom Gehäuse 10 freigelassen und zieht sich der distale Endabschnitt des Anschlusses 20a zurück, wenn sich der Federmechanismus 22a elastisch verformt. Das heißt, dass der Anschluss 20a und die Abdeckung 12 nicht absichtlich spritzgegossen werden, so dass der Anschluss 20a über das Einführungsloch ha zurückziehbar ist (nach oben und nach unten bewegbar ist). Folglich können der Anschluss 20a und das Substrat (nicht dargestellt) durch eine elastische Kraft des Federmechanismus 22a geeignet elektrisch verbunden werden, ohne eine Verbinderanordnung (nicht dargestellt), die ein anderes Teil bildet, zu verwenden.
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Ferner wird, wie in 2 dargestellt ist, eine verhältnismäßig einfache Konfiguration verwendet, bei der die Sensoreinheit 30, der Draht 50a und der Anschluss 20a elektrisch verbunden werden, so dass die Anzahl der Verbindungspunkte und die Anzahl der Teile verglichen mit der herkömmlichen Technik erheblich verringert werden können. Insbesondere sind die elektrischen Verbindungsabschnitte nur die einen und die anderen Enden der Drähte 50a, 50b und 50c in der Druckerfassungsvorrichtung 100. Auf diese Weise ist die Anzahl der elektrischen Verbindungspunkte gering, so dass keine Bedenken bestehen, dass ein Ausfall in der Art eines Verbindungsausfalls auftritt, so dass eine zuverlässige Druckerfassungsvorrichtung 100 bereitgestellt werden kann.
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Ferner sind die Teile, die sich auf die elektrische Verbindung beziehen, die Sensoreinheit 30, die Drähte 50a, 50b und 50c und die Anschlüsse 20a, 20b und 20c, und die Anzahl der Teile ist verhältnismäßig gering. Folglich können die Herstellungskosten gegenüber einer Konfiguration, bei der eine große Anzahl von Teilen vorgesehen ist, wie in der vorstehend beschriebenen PTL 1, verringert werden.
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Ferner drücken der erste Fixierungsabschnitt 42 und der zweite Fixierungsabschnitt 43 gegen den Verbindungsabschnitt 21a. Folglich bestehen selbst dann, wenn die Druckkraft vom Substrat (nicht dargestellt) den Federmechanismus 22a elastisch verformt, keine Bedenken, dass am Verbindungsabschnitt 21a ein Verbindungsausfall auftritt, so dass die Zuverlässigkeit der Druckerfassungsvorrichtung 100 erhöht werden kann.
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<<Zweite Ausführungsform>>
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich in der Hinsicht von der ersten Ausführungsform, dass Vorsprünge 61 und 62 bereitgestellt sind, die von einer Führung 13 (siehe 6C) zur Oberseite vorstehen. Die anderen Punkte gleichen jedoch jenen der ersten Ausführungsform. Daher werden Teile beschrieben, die von jenen der ersten Ausführungsform verschieden sind, und es wird auf eine Beschreibung überlappender Teile verzichtet.
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6A ist eine Draufsicht einer Druckerfassungsvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Druckerfassungsvorrichtung 100A weist ein Gehäuse 10, Anschlüsse 20a, 20b und 20c und die Vorsprünge 61 und 62, die in 6A dargestellt sind, und zusätzlich eine Sensoreinheit 30 (siehe 6B), eine Anschlussbasis 40 (siehe 6B) und einen Draht 50a (siehe 6B) auf. Wie vorstehend beschrieben, schließen Merkmale der Druckerfassungsvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform ein, dass die Vorsprünge 61 und 62 bereitgestellt sind.
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6B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 6A. Wie in 6B dargestellt ist, steht der Vorsprung 61 von der Führung 13 des Gehäuses 10 zur Oberseite vor und ist integral mit dieser Führung 13 geformt (das Gleiche gilt für den anderen Vorsprung 62, wie auch in 6C dargestellt ist).
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6C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 6A. Die elastische Kraft eines Federmechanismus 22a bringt die in 6C dargestellten Vorsprünge 61 und 62 in Kontakt mit einem externen Substrat Q, während der Anschluss 20a und dieses Substrat Q (siehe 7) elektrisch verbunden sind.
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7 ist eine erklärende Ansicht eines Zustands, in dem die Druckerfassungsvorrichtung 100A elektrisch mit dem Substrat Q verbunden ist. Wie in 7 dargestellt ist, weist der Vorsprung 61 eine Konfiguration auf, bei der ein erster säulenförmiger Abschnitt 611, der sich von der Führung 13 zur Oberseite erstreckt, und ein zweiter säulenförmiger Abschnitt 612, der sich von diesem ersten säulenförmigen Abschnitt 611 zur Oberseite erstreckt, integral ausgebildet sind.
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Der Durchmesser des ersten säulenförmigen Abschnitts 611 ist größer als jener eines im äußeren Substrat Q gebildeten Durchgangslochs h1 (Lochs) und gelangt in Kontakt mit dem Substrat Q, wenn die elastische Kraft des Federmechanismus 22a den Anschluss 20a und das Substrat Q elektrisch verbindet.
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Zusätzlich wird die Länge des ersten säulenförmigen Abschnitts 611 in Achsenrichtung so festgelegt, dass die elastische Kraft des Federmechanismus 22a eine vorgegebene Kontaktlast zwischen dem Anschluss 20a und dem Substrat Q ausübt, wenn der erste säulenförmige Abschnitt 611 in Kontakt mit dem Substrat Q ist. Folglich kann selbst dann, wenn die vom Substrat Q auf den ersten säulenförmigen Abschnitt 611 ausgeübte Last vom Typ einer Vorrichtung abhängt, auf der das Substrat Q angeordnet ist, die Kontaktlast zwischen dem Anschluss 20a und dem Substrat Q fest eingehalten werden.
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Der zweite säulenförmige Abschnitt 612 hat einen geringeren Durchmesser als das im Substrat Q gebildete Durchgangsloch h1 (Loch). Ferner ist, wenn der erste säulenförmige Abschnitt 611 in Kontakt mit dem Substrat Q ist, der zweite säulenförmige Abschnitt 612 vom Durchgangsloch h1 (Loch) des Substrats Q umgeben. Durch Bereitstellen dieses zweiten säulenförmigen Abschnitts 612 kann die Druckerfassungsvorrichtung 100A leicht in Bezug auf das Substrat Q positioniert werden. Zusätzlich verwendet der andere Vorsprung 62 (siehe 6C) die gleiche Konfiguration wie der vorstehend beschriebene Vorsprung 61, weshalb auf die Beschreibung seiner Konfiguration verzichtet wird.
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<Wirkung>
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Gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Länge des Zurückziehens des Anschlussabschnitts 23a in das Gehäuse 10 fest gehalten werden, wenn der erste säulenförmige Abschnitt 611 in Kontakt mit dem Substrat Q ist. Folglich kann selbst dann, wenn der Typ der Vorrichtung, auf der das Substrat Q installiert ist, variiert, wie vorstehend beschrieben wurde, die Kontaktlast zwischen dem Anschluss 20a und dem Substrat Q fest gehalten werden. Ferner haben die Vorsprünge 61 und 62 auch die Funktion, den Anschluss 20a in Bezug auf das Substrat Q zu positionieren, so dass die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung gegenüber der ersten Ausführungsform weiter verbessert werden kann.
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<<Modifikation>>
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Druckerfassungsvorrichtungen 100 und 100A gemäß der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend anhand der jeweiligen Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beschreibungen beschränkt und kann auf verschiedene Weise geändert werden. Beispielsweise wurde in den jeweiligen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben, bei denen die Federmechanismen 22a, 22b und 22c Blattfedern sind. Es können jedoch auch andere Federtypen (beispielsweise Spulenfedern) verwendet werden.
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Ferner wurde in den jeweiligen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben, bei der eine Sensoreinheit 30 und Anschlüsse 20a, 20b und 20c durch Drahtbonden elektrisch verbunden werden, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann an Stelle des Drahtbondens eine flexible gedruckte Leiterplatte verwendet werden.
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Ferner wurde in den jeweiligen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben, bei der elastische Kräfte der Federmechanismen 22a, 22b und 22c eine Kontaktverbindung zwischen den Anschlüssen 20a, 20b und 20c und einem Substrat herstellen, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass die Anschlüsse 20a, 20b und 20c und das Substrat auch durch Löten elektrisch verbunden werden können.
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Ferner wurde in den jeweiligen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben, bei der drei Rillen 11a, 11b und 11c (siehe 5B) in der Nähe eines oberen Endes eines Druckanschlussstutzens 11 ausgebildet sind und ein Klebstoff in diese Rillen 11a, 11b und 11c eingebracht wird, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine breite Rille in x-Richtung gebildet werden, oder kann eine vorgegebene Anzahl von Rillen, beispielsweise zwei oder mehr Rillen, gebildet werden. Das heißt, dass wenigstens eine Rille an einem Abschnitt des Druckanschlussstutzens 11, der auf einen Verbindungsabschnitt 21a trifft, gebildet werden kann. Ferner braucht die Rille das obere Ende des Druckanschlussstutzens 11 nicht zu erreichen (siehe 5C) und kann der Klebstoff in einen vorgegebenen Vertiefungsabschnitt eingebracht werden.
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Ferner wurden die jeweiligen Ausführungsformen für einen Fall beschrieben, in dem ein Basisabschnitt 41, ein erster Fixierungsabschnitt 42 und ein zweiter Fixierungsabschnitt 43 einer Anschlussbasis 40 integral geformt werden, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass der Basisabschnitt 41, der erste Fixierungsabschnitt 42 und der zweite Fixierungsabschnitt 43 auch getrennte Abschnitte sein können und starr verbunden werden können (geschweißt oder geschraubt).
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Ferner wurde gemäß der zweiten Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, bei der zwei Vorsprünge 61 und 62 (siehe 6C) in einem Gehäuse 10 ausgebildet sind, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können vier Vorsprünge 61 bis 64 (siehe 8A) gebildet werden, wie nachstehend beschrieben wird.
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8A ist eine Draufsicht einer Druckerfassungsvorrichtung 100B gemäß der Modifikation, und 8B ist eine Seitenansicht eines oberen Abschnitts dieser Druckerfassungsvorrichtung 100B. Wie in den 8A und 8B dargestellt ist, sind vier Vorsprünge 61 bis 64 in einer Führung 13 ausgebildet und können auch vier Durchgangslöcher (nicht dargestellt) in einem Substrat (nicht dargestellt) gebildet werden, so dass sie die vier Vorsprünge 61 bis 64 treffen.
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9A ist eine Draufsicht einer Druckerfassungsvorrichtung 100C gemäß einer anderen Modifikation, und 8B ist eine Seitenansicht eines oberen Abschnitts dieser Druckerfassungsvorrichtung 100C. Wie in den 9A und 9B dargestellt ist, ist ein Vorsprung 65 in der Führung 13 ausgebildet und kann auch ein Durchgangsloch (nicht dargestellt) in einem Substrat (nicht dargestellt) gebildet sein, um auf den einen Vorsprung 65 zu treffen. Ferner ist, wie in 9A in einer Draufsicht dargestellt ist, ein erster säulenförmiger Abschnitt 651 in der Nähe der Mitte der Führung 13 bereitgestellt, wobei es wünschenswert ist, die Fläche eines ebenen Querschnitts des ersten säulenförmigen Abschnitts 651 verhältnismäßig groß zu machen. Folglich ist es einfach, den ersten säulenförmigen Abschnitt 651 zu positionieren, wenn der erste säulenförmige Abschnitt 651 in Kontakt mit dem Substrat ist.
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Zusätzlich kann die Anzahl der in der Führung 13 ausgebildeten Vorsprünge drei oder fünf oder größer sein. Das heißt, dass eine Konfiguration verwendet werden kann, die wenigstens einen Vorsprung aufweist.
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Ferner wurde gemäß der zweiten Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, bei der ein erster säulenförmiger Abschnitt 611 und ein zweiter säulenförmiger Abschnitt 612 des Vorsprungs 61 säulenförmig sind, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass der erste säulenförmige Abschnitt 611 und der zweite säulenförmige Abschnitt 612 eine elliptische Zylinderform oder eine polygonale Form aufweisen können.
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Ferner wurden die jeweiligen Ausführungsformen in dem Fall beschrieben, in dem die Druckerfassungsvorrichtungen 100 und 100A zur Erfassung eines Bremshydraulikdrucks eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Bei Verwendung der Druckerfassungsvorrichtung 100 kann beispielsweise der Druck eines Kraftstoffgases für das Automobil erfasst werden. Ferner ist die Druckerfassungsvorrichtung 100 außer auf Kraftfahrzeuge auch auf verschiedene Vorrichtungen in der Art von Schienenfahrzeugen, Flugzeugen und Heimgeräten anwendbar.
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Ferner wurden die jeweiligen Ausführungsformen im Interesse einer einfachen Beschreibung der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben, sie sind jedoch nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Komponenten aufweisen. Ferner können zu den Komponenten der Ausführungsformen andere Komponenten hinzugefügt werden, aus diesen entfernt werden oder diese ersetzen. Ferner wurden die vorstehend beschriebenen Mechanismen und Komponenten beschrieben, die als für die Beschreibung notwendig angesehen werden, und sie geben nicht notwendigerweise alle Mechanismen und Komponenten von Produkten an.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 100A, 100B, 100C
- Druckerfassungsvorrichtung
- 10
- Gehäuse
- 11
- Druckanschlussstutzen
- 11a, 11b, 11c
- Rille (Vertiefungsabschnitt)
- 11f
- Membran
- 11p
- Druckaufnahmefläche
- 12
- Abdeckung
- 13
- Führung
- 20a, 20b, 20c
- Anschluss
- 21a, 21b, 21c
- Verbindungsabschnitt
- 22a, 22b, 22c
- Federmechanismus
- 23a, 23b, 23c
- Anschlussabschnitt
- 30
- Sensoreinheit
- 31
- Dehnungserfassungselement
- 32
- Verarbeitungsschaltung
- 40
- Anschlussbasis
- 41
- Basisabschnitt
- 42
- erster Fixierungsabschnitt
- 43
- zweiter Fixierungsabschnitt
- 50a, 50b, 50c
- Draht
- 61, 62, 63, 64, 65
- Vorsprung
- 611, 621, 651
- erster säulenförmiger Abschnitt
- 612, 622, 652
- zweiter säulenförmiger Abschnitt
- G
- Bondmittel
- H
- Einleitungsloch
- Q
- Substrat
- h1
- Durchgangsloch (Loch)
- ha, hb, hc
- Einführungsloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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