DE112019006619T5

DE112019006619T5 - Drucksensor

Info

Publication number: DE112019006619T5
Application number: DE112019006619.6T
Authority: DE
Inventors: Tomoya Sato; Katsuhiko Fukui
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2021-10-07
Also published as: JP6985534B2; US20210325273A1; WO2020144803A1; JPWO2020144803A1

Abstract

Der Drucksensor umfasst zylindrische Gehäuse (10, 210); eine Membran, die an der Spitze des Gehäuses befestigt ist und die einem Druckmedium (30) ausgesetzt ist; Druckmesselemente (70, 270), die eine erste Elektrode (71), ein piezoelektrisches Element (72) und eine zweite Elektrode (73) umfassen, die nacheinander auf die Innenseite des Gehäuses geschichtet sind; erste lange Elektroleiter (91, 210), die elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden sind; zweite lange Elektroleiter (92, 290), die elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden sind; und Begrenzungselemente (100, 300), die die relative Bewegung der ersten Elektroleiter und der zweiten Elektroleiter begrenzen. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, Schwankungen der Parasitärkapazität einzudämmen oder zu verhindern, und das Auftreten von Störungen einzudämmen oder zu verhindern.

Description

HINTERGRUND
Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks eines Druckmediums, und insbesondere einen Drucksensor zum Erfassen eines Druckmediums wie Verbrennungsgas in einem Brennraum eines Motors.
Stand der Technik
Als herkömmlicher Drucksensor ist ein Drucksensor zum Erfassen eines Drucks von Verbrennungsgas in einem Brennraum eines Motors bekannt, und der Drucksensor enthält ein Gehäuse in einer zylindrischen Form, eine Membran gekoppelt an ein vorderes Ende des Gehäuses, ein Übertragungsabschnitt, der als eine erste Elektrode dient, integral mit der Membran geformt, ein piezoelektrisches Element, das in Kontakt mit dem Übertragungsabschnitt angeordnet ist, eine zweite Elektrode, die angeordnet ist, um das piezoelektrische Element in Zusammenarbeit mit dem Übertragungsteil zu klemmen, einen leitfähigen Leitungsabschnitt, der elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, und ein isolierendes Rohr, das in das Gehäuse eingesetzt wird und einen Leitungsabschnitt, eingesetzt in ein Einsetzloch aufweist (zum Beispiel, Patentliteratur 1).
In diesem Drucksensor wird der Leitungsabschnitt in das Isolierrohr eingesetzt und das Rohr wird in das Gehäuse eingesetzt.
Wenn also eine Schwingung des Motors auf den Leitungsabschnitt übertragen wird und sich der Leitungsabschnitt relativ zu dem Gehäuse bewegt, kann eine Parasitärkapazität (Streukapazität) zwischen Gehäuse und dem Leitungsabschnitt variiert werden, und es können Störungen in einem Ausgabesignal erzeugt werden.
Darüber hinaus ist als weiterer Drucksensor ein Verbrennungsdrucksensor zum Erfassen eines Verbrennungsdrucks von Verbrennungsgas in einem Brennraum bekannt, und der Verbrennungsdrucksensor enthält ein Gehäuse in zylindrischer Form, eine Membran, die an ein vorderes Ende des Gehäuses gekoppelt ist, eine erste Elektrode, die in Kontakt mit der Membran angeordnet ist, ein piezoelektrisches Element, das in Kontakt mit der ersten Elektrode angeordnet ist, eine zweite Elektrode, die angeordnet ist, um in Zusammenarbeit mit der ersten Elektrode das piezoelektrische Element zu klemmen, ein Vorsprung, der als ein Leiter dient, der aus der zweiten Elektrode herausragt, ein Vorlastaufbringungsabschnitt zum Aufbringen einer Vorlast auf das piezoelektrische Element beim Passieren des Vorsprungs in einer Kontakt-losen Weise, ein O-Ring, der den Vorsprung in einer radialen Richtung in Bezug auf den Vorlastaufbringungsabschnitt stützt, einen Federstift und eine Schraubenfeder, die elektrisch mit dem Vorsprung verbunden sind, einen stabförmigen leitfähigen Abschnitt, der in Kontakt mit der Schraubenfeder angeordnet ist, und einen Harzabschnitt, aufweisend einen leitfähigen Abschnitt, der darin eingegossen ist und in das Gehäuse mit einem Spalt, der dazwischen gelassen ist, eingesetzt wird (z. B. Patentliteratur 2).
In diesem Verbrennungsdrucksensor sind der Federstift und die Schraubenfeder in dem Gehäuse angeordnet, und der Harzabschnitt wird mit einem Spalt, der dazwischen gelassen ist, zwischen dem Harzabschnitt und der Innenwand des Gehäuses in das Gehäuse eingesetzt.
Wenn also eine Schwingung des Motors auf einen Leiter einschließlich des Federstifts, der Schraubenfeder und des leitfähigen Abschnitts übertragen wird und sich der leitfähige Abschnitt relativ zu dem Gehäuse bewegt, kann eine Parasitärkapazität (Streukapazität) zwischen Gehäuse und Leiter variiert werden, und in einem Ausgabesignal kann Störungen erzeugt werden.
[Literatur des Stands der Technik]
[Patentliteratur]

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5006695
Patentliteratur 2: Japanisches Patent Offenlegungsschrift Nr. 2016-121955

ZUSAMMENFASSUNG
[Zu lösende Probleme]
Die vorliegende Erfindung wurde unter den vorstehenden Umständen gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drucksensor bereitzustellen, der konventionelle Probleme lösen kann und Schwankungen in der Parasitärkapazität unterdrücken oder verhindern kann, um das Auftreten von Störungen zu unterdrücken oder zu verhindern.
[Mittel zum Lösen von Problemen]
Der Drucksensor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält: ein Gehäuse in zylindrischer Form; eine Membran, die an einem vorderen Ende des Gehäuses befestigt ist und einem Druckmedium ausgesetzt ist; ein Druckmesselement mit einer ersten Elektrode, einem piezoelektrischen Element und einer zweiten Elektrode, die nacheinander in dem Gehäuse geschichtet sind; ein erster Leiter in langer Form, elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden; ein zweiter Leiter in langer Form, elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden; und ein Begrenzungselement mit Isolierung, angeordnet in dem Gehäuse und konfiguriert, um eine relative Bewegung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter zu beschränken.
Der Drucksensor kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement aus einem elastischen Material gebildet wird.
Der Drucksensor kann eine Konfiguration annehmen, in der der Drucksensor weiter enthält: ein Vorlastaufbringungselement, das in dem Gehäuse angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Druckmesselement in Richtung der Membran zu drücken, um eine Vorlast aufzubringen, und das Begrenzungselement ist in einem Bereich angeordnet, der vom Vorlastaufbringungselement abweicht.
Der Drucksensor kann eine Konfiguration annehmen, in der das Gehäuse enthält: ein äußeres Gehäuse; und ein Teilgehäuse, das in dem Außengehäuse eingepasst ist und befestigt ist. Die Membran, das Druckmesselement und das Vorlastaufbringungselement sind in dem Teilgehäuse angeordnet; und das Begrenzungselement ist in dem Außengehäuse angeordnet.
Eine erste Ausführungsform des Drucksensors kann eine Konfiguration annehmen, bei der der erste Leiter ein erster Leitungsdraht ist, der in dem Gehäuse angeordnet ist, der zweite Leiter ein zweiter Leitungsdraht ist, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und der erste Leitungsdraht und der zweite Leitungsdraht sind an dem Begrenzungselement eingepasst und befestigt.
Der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, in der das Begrenzungselement an dem Gehäuse montiert und befestigt ist.
Der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, in der der Drucksensor weiter enthält: einen Verbinder, der an einem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist. Der erste Leitungsdraht ist elektrisch an einem ersten Anschluss des Verbinders verbunden, der zweite Leitungsdraht ist elektrisch an einem zweiten Anschluss des Verbinders verbunden, und das Begrenzungselement ist zwischen dem Vorlastaufbringungselement und den ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet.
Der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement ein geformter Gummi mit einer langen säulenförmigen Form in einer axialen Richtung des Gehäuses ist. Der geformte Gummi weist auf: ein erstes Einpassloch, das sich erstreckt, um in axialer Richtung einzudringen, so dass es dem ersten Leitungsdraht ermöglicht wird, eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden, und ein zweites Einpassloch, das sich erstreckt, um in die axiale Richtung durchzudringen, so dass es dem zweiten Leitungsdraht eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement als geformter Gummi mit einer langen säulenförmigen Form in axialer Richtung des Gehäuses ausgebildet ist. Der geformte Gummi weist auf: eine erste Einpassnut, die sich in der axialen Richtung erstreckt, so dass es dem ersten Leitungsdraht ermöglicht wird, eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden; und eine zweite Einpassnut, die sich in der axialen Richtung erstreckt, um den zweiten Leitungsdraht zu ermöglichen, darin eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement ausgebildet ist, dass es teilweise mit einer Innenwandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Eine zweite Ausführungsform des Drucksensors kann eine Konfiguration annehmen, in der das Gehäuse ausgebildet ist, dass es auch als der erste Leiter dient, der zweite Leiter ein Leitungsdraht ist, der in dem Gehäuse angeordnet ist, der Leitungsdraht an dem Begrenzungselement eingepasst und befestigt, und das Begrenzungselement ist an dem Gehäuse eingepasst und befestigt.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, in der der Drucksensor weiter enthält: einen Verbinder, der an einem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist, der Leitungsdraht elektrisch an einen Anschluss des Verbinders verbunden ist und das Begrenzungselement ist zwischen dem Anschluss und dem Vorlastaufbringungselement angeordnet.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement als ein geformter Gummi mit einer langen säulenförmigen Form in einer axialen Richtung des Gehäuses ausgebildet ist und der geformte Gummi weist ein Einpassloch auf, das sich erstreckt, um in der axialen Richtung zu durchdringen, so dass es dem Leitungsdraht ermöglicht wird, dort hindurch eingepasst und eingesetzt zu werden.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement als ein geformter Gummi mit einer langen säulenförmigen Form in der axialen Richtung des Gehäuses ausgebildet ist und der geformte Gummi eine Einpassnut aufweist, die sich in der axialen Richtung erstreckt, so dass es dem Leitungsdraht ermöglicht wird eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Begrenzungselement ausgebildet ist, dass es teilweise mit einer Innenwandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
[Effekt]
Gemäß dem Drucksensor mit der obigen Konfiguration ist es möglich, einen Drucksensor zu erhalten, der Schwankungen in der Parasitärkapazität unterdrücken oder verhindern kann, um das Auftreten von Störungen zu unterdrücken oder zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine äußere Perspektivansicht, die einen Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Achse des Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine externe Perspektivansicht, die ein Sensormodul und ein in dem Drucksensor enthaltenes Begrenzungselement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Explosionsperspektivansicht, die das Sensormodul und das in dem Drucksensor enthaltene Begrenzungselement gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Explosionsperspektivansicht des Sensormoduls, die in dem Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, in der die vordere Endseite der in 2 dargestellten Querschnittsansicht teilweise vergrößert ist.
7 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls, das in dem Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
8 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls an einer um 90 Grad gedrehten Position um eine Achse S in Bezug auf den in 7 dargestellten Querschnitt.
9 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs, einschließlich des Begrenzungselements in dem Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform.
10 ist eine externe Perspektivansicht, die ein erstes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform und einem Sensormodul zeigt.
11 ist eine externe Perspektivansicht, die das Begrenzungselement des ersten Variationsbeispiels zeigt, das in 10 gezeigt wird.
12 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs einschließlich des Begrenzungselements in einem Drucksensor unter Verwendung des Begrenzungselements des ersten Variationsbeispiels in 10.
13 ist eine externe Perspektivansicht, die ein zweites Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine externe Perspektivansicht, die ein drittes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs mit dem Begrenzungselement in einem Drucksensor unter Verwendung des Begrenzungselements des dritten Variationsbeispiels in 14.
16 ist eine externe Perspektivansicht, die ein viertes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
17 ist eine externe Perspektivansicht, die ein fünftes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
18 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs mit dem Begrenzungselement in einem Drucksensor unter Verwendung des Begrenzungselements des fünften Variationsbeispiels in 17.
19 ist eine externe Perspektivansicht, die einen Drucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Achse des Drucksensors gemäß der zweiten Ausführungsform.
21 ist eine externe Perspektivansicht, die ein Sensormodul und ein in dem Drucksensor enthaltenes Begrenzungselement gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
22 ist eine Explosionsperspektivansicht, die das Sensormodul und das in dem Drucksensor enthaltene Begrenzungselement gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
23 ist eine Explosionsperspektivansicht des in dem Drucksensor enthaltenen Sensormoduls gemäß der zweiten Ausführungsform.
24 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, in der die Vorderseite der in 20 gezeigten Querschnittsansicht teilweise vergrößert ist.
25 ist eine Querschnittsansicht des Sensormoduls, das in dem Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten ist.
26 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs mit dem Begrenzungselement in dem Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform.
27 ist eine externe Perspektivansicht, die ein erstes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
28 ist eine externe Perspektivansicht, die ein zweites Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
29 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch Schneiden, in einer Ebene senkrecht zu der Achse, eines Bereichs mit dem Begrenzungselement in einem Drucksensor unter Verwendung des Begrenzungselements des zweiten Variationsbeispiels in 28.
30 ist eine externe Perspektivansicht, die ein drittes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
31 ist eine externe Perspektivansicht, die ein viertes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor anwendbaren Begrenzungselements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, wird an einem Zylinderkopf H eines Motors ein Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform befestigt, um einen Verbrennungsgasdruck in einem Brennraum zu erfassen, der als ein Druckmedium dient.
Wie in 1 bis 3 und 6 dargestellt, enthält der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform ein Außengehäuse 10 und ein Teilgehäuse 20, die Gehäuse in zylindrischer Form sind, eine Membran 30, eine Halteplatte 40, ein Positionierelement 50, ein Wärmeisolationselement 60, ein Druckmesselement 70, ein Vorlastaufbringungselement 80, ein erster Leitungsdraht 91, der als erster Leiter dient, ein zweiter Leitungsdraht 92, der als zweiter Leiter dient, ein Begrenzungselement 100 und einen Verbinder 110.
Das Druckmesselement 70 enthält eine erste Elektrode 71, ein piezoelektrisches Element 72 und eine zweite Elektrode 73, die nacheinander von einer vorderen Endseite des Gehäuses in die axialen S-Richtung geschichtet werden.
Das Vorlastaufbringungselement 80 enthält ein Befestigungselement 81 und ein Isolierelement 82.
Wie in 1 und 2 dargestellt, wird das Außengehäuse 10 in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich in der axialen S-Richtung erstreckt, indem ein Metallmaterial wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl verwendet wird.
Darüber hinaus enthält das Außengehäuse 10 eine passende innere periphere Wand 11 in einer zylindrischen Form, die sich auf einer Vorderseite befindet, einen Stufenabschnitt 12 in ringförmiger Form, ein Durchgangsloch 13 in zylindrischer Form, ein auf einer äußeren peripheren Fläche ausgebildetes männliches Schraubteil 14, einen Flanschabschnitt 15 und einen Verbindungsabschnitt 16, sich befindend an einem hinteren Ende.
Wie in 5 bis 8 dargestellt, wird das Teilgehäuse 20 in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich in der axialen S-Richtung erstreckt, indem ein Metallmaterial wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl verwendet wird.
Darüber hinaus enthält das Teilgehäuse 20 eine äußere periphere Wand 21 in zylindrischer Form, die an der passenden inneren peripheren Wand 11 angebracht ist, eine innere periphere Wand 22 in einer zylindrischen Form, die auf der Achse S zentriert ist, eine vordere Endfläche 23 in einer ringförmigen Form und eine innenseitige Endfläche 24 in einer ringförmigen Form.
Außerdem wird das Teilgehäuse 20 in dem Außengehäuse 10 durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand eingepasst und befestigt, dass die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierelement 50, das Wärmeisolationselement 60, das Druckmesselement 70, das Vorlastaufbringungselement 80, der erste Leitungsdraht 91 und der zweite Leitungsdraht 92 montiert sind.
Die Membran 30 wird durch Verwendung eines Metallmaterials wie rostfreien Stahl mit Ausscheidungshärtungseigenschaft gebildet und enthält einen flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 und einen Vorsprung 32, der auf dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 kontinuierlich ausgebildet ist, wie in 6 bis 8 dargestellt.
Der flexible plattenförmige Abschnitt 31 ist in einer elastisch verformbaren Scheibenform ausgebildet, und sein äußerer Randbereich ist durch Schweißen oder dergleichen an der vorderen Endfläche 23 des Teilgehäuses 20 befestigt.
Eine dem Druck des Verbrennungsgases entsprechende Belastung wirkt auf den flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31, und der flexible plattenförmige Abschnitt 31 wird je nach Belastung in der axialen S Richtung elastisch verformt.
Das heißt, die Membran 30 ist an dem vorderen Ende des Teilgehäuses 20 befestigt, das einen Teil des Gehäuses bildet und einem Hochtemperaturdruckmedium ausgesetzt ist.
Der Vorsprung 32 ist in einer säulenförmigen Form gebildet, die sich in der axialen S Richtung zu der Innenseite des Teilgehäuses 20 von einem zentralen Bereich erstreckt, der auf der Achse S des flexiblen plattenförmigen Abschnitts 31 zentriert ist.
Die äußere periphere Fläche des Vorsprungs 32 ist mit einem ringförmigen Spalt, der zwischen äußeren peripheren Fläche und der inneren peripheren Wand 22 des Teilgehäuses 20 angeordnet.
Außerdem dient der Vorsprung 32 dazu, die von dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 empfangene Kraft über die Halteplatte 40, das Wärmeisolationselement 60 und die erste Elektrode 71 auf das piezoelektrische Element 72 zu übertragen.
Wie in 7 und 8 dargestellt, wird die Halteplatte 40 in einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser gebildet, der größer als der Außendurchmesser des Vorsprungs 32 ist, indem ein Metallmaterial wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl, einem Isoliermaterial mit hoher mechanischer Steifigkeit oder dergleichen verwendet wird.
Außerdem wird die Halteplatte 40 zwischen dem Vorsprung 32 der Membran 30 und dem Wärmeisolationselement 60 eingeklemmt und dient dazu, das von dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 zu trennende Positionierelement 50 zu halten und einen Abstand zwischen dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 der Membran 30 und dem Positionierelement 50 zu definieren.
Wie in 7 und 8 dargestellt, ist das Positionierelement 50 in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, die sich in der axialen S-Richtung erstreckt, indem ein Isoliermaterial mit isolierenden Eigenschaften und wärmeisolierenden Eigenschaften verwendet wird, und enthält ein Durchgangsloch 51, eine Einpassaussparung 52, eine äußere periphere Fläche 53 und zwei Kerbnuten 54 zum Passieren des ersten Leitungsdrahtes 91 und des zweiten Leitungsdrahts 92 kontaktloser Weise.
Das Durchgangsloch 51 wird als ein kreisförmiges Loch gebildet, das auf der Achse S zentriert ist und sich in Richtung der Achse S erstreckt.
Die Einpassaussparung 52 ist als eine kreisförmige Aussparung ausgebildet, die auf der Achse S zentriert ist, um die Halteplatte 40 zu empfangen.
Die äußere periphere Fläche 53 ist als eine zylindrische Fläche auf der Achse S zentriert, um an der inneren peripheren Wand 22 des Teilgehäuses 20 befestigt zu werden.
Die beiden Kerbnuten 54 weisen die gleiche Tiefenabmessung in der axialen S-Richtung auf und sind an punktsymmetrischen Positionen 180 Grad auseinander um die Achse S angeordnet.
Außerdem wird das Positionierelement 50 durch die Halteplatte 40 in Kontakt mit dem Vorsprung 32 gestützt und ist an der inneren peripheren Wand 22 des Teilgehäuses 20 eingepasst. Das Positionierelement 50 ist auf der Achse S in einem Zustand positioniert und gehalten, dass das Wärmeisolationselement 60, das Druckmesselement 70 einschließlich der ersten Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 73 und das Isolierelement 82 in dem Durchgangsloch 51 geschichtet sind.
Wie in 5, 7 und 8 dargestellt, ist das Wärmeisolationselement 60 in einer säulenförmigen Form mit einer vorgegebenen Höhe und einem Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Vorsprungs 32 und der ersten Elektrode 71 unter Verwendung eines Isoliermaterials mit isolierenden Eigenschaften und wärmeisolierenden Eigenschaften gebildet.
Außerdem ist das Wärmeisolationselement 60 im Inneren des Teilgehäuses 20 eng zwischen der ersten Elektrode 71 und der Halteplatte 40 angeordnet, die mit dem Vorsprung 32 der Membran 30 in Kontakt kommt.
Hierbei ist als Isoliermaterial, das das Wärmeisolationselement 60 bildet, ein Material mit einer großen Wärmekapazität und einer geringen Wärmeleitfähigkeit vorzuziehen. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt z.B. vorzugsweise 15 W/m·K oder weniger, und besonders bevorzugt 5 W/m·K oder weniger. Konkret enthält das Material beispielsweise Keramik wie Quarzglas, Steatit, Zirkonia, Cordierit, Forsterit, Mullit und Yttria oder ein leitfähiges Material, das einer isolierenden Behandlung unterzogen wird.
Das heißt, die Last, erzeugt durch den von der Membran 30 empfangene Druck, wird über die Halteplatte 40, das Wärmeisolationselement 60 und die erste Elektrode 71 auf das piezoelektrische Element 72 übertragen und die Wärmeübertragung von der Membran 30 zu der ersten Elektrode 71 durch das Wärmeisolationselement 60 unterdrückt. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 neben der ersten Elektrode 71 unterdrückt, eine Fluktuation eines Bezugspunkts (Nullpunkt) einer Sensorausgabe kann verhindert und eine gewünschte Sensorgenauigkeit erreicht werden.
Das Druckmesselement 70 dient zur Druckerfassung und enthält die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 73, die nacheinander von einer vorderen Endseite in der axialen S-Richtung innerhalb des Teilgehäuses 20 geschichtet werden, wie in 5 bis 8 dargestellt.
Die erste Elektrode 71 wird in einer säulenförmigen Form oder einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser ausgebildet, um in das Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 eingepasst zu werden, unter Verwendung eines leitfähigen Metallmaterials wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl. Außerdem ist die erste Elektrode 71 in dem Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 in so einer Weise angeordnet, dass eine Fläche der ersten Elektrode 71 in engem Kontakt mit dem Wärmeisolationselement 60 und die andere Fläche in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 steht.
Das piezoelektrische Element 72 ist in einer quadratischen Säulenform mit einer Größe ausgebildet, die verhindert, dass das piezoelektrische Element 72 mit dem Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 in Kontakt gebracht wird. Außerdem ist das piezoelektrische Element 72 in dem Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 in einer Weise angeordnet, dass eine Fläche des piezoelektrischen Elements 72 in engem Kontakt mit der ersten Elektrode 71 steht und die andere Fläche des piezoelektrischen Elements 72 in engem Kontakt mit der zweiten Elektrode 73 steht.
Dementsprechend gibt das piezoelektrische Element 72 ein elektrisches Signal aus, das auf Verzerrung basiert, die durch die in der axialen S Richtung empfangene Last verursacht werden.
Darüber hinaus wird Keramik aus Zinkoxid (ZnO), Bariumtitanat (BaTO₃), Bleizirkonattitanat (PZT) oder dergleichen, Quarz oder dergleichen als piezoelektrisches Element 72 verwendet.
Die zweite Elektrode 73 wird in einer säulenförmigen Form oder einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser gebildet, die mit einem leitfähigen Metallmaterial wie ausscheidungshärtender rostfreien Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl in das Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 einzupassen ist. Außerdem ist die zweite Elektrode 73 in dem Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 in einer Weise angeordnet, dass eine Fläche der zweiten Elektrode 73 in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 steht und die andere Fläche der zweiten Elektrode 73 in engem Kontakt mit dem Isolierelement 82 steht.
Wie in 5 bis 7 dargestellt, enthält das Vorlastaufbringungselement 80 das Befestigungselement 81 und das Isolierelement 82, und das Vorlastaufbringungselement 80 ist innerhalb des Teilgehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Das Vorlastaufbringungselement 80 spielt eine Rolle, um das Druckmesselement 70 auf die Membran 30 zu drücken, um eine Vorlast aufzubringen und lineare Eigenschaften als Sensor auf das Druckmesselement 70 zu verleihen.
Das Befestigungselement 81 wird durch Verwenden eines Metallmaterials wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ohne Hohlräume oder ausgehöhlte Abschnitte in dem zentralen Bereich, der auf der axialen S zentriert ist und eine Fläche einnimmt, die dem Durchgangsloch 51 entspricht oder größer ist. Das Befestigungselement 81 weist zwei Längsnuten 81 a in der äußeren Randregion auf, die von dem zentralen Bereich abweichen.
Die beiden Längsnuten 81a werden jeweils durch Entfernen des Materials an punktsymmetrischen Positionen im Abstand von 180 Grad um die Achse S gebildet, so dass der erste Leitungsdraht 91 und der zweite Leitungsdraht 92 Kontaktlos durchgehen können.
Das Isolierelement 82 wird in einer säulenförmigen Form oder einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der durch Verwendung eines Isoliermaterials mit hohen elektrischen Isolationseigenschaften in das Durchgangsloch 51 des Positionierelements 50 einzupassen ist. Das heißt, das Isolierelement 82 ist in einer festen Form ausgebildet, die keine Hohlräume oder ausgehöhlten Abschnitte in dem gesamten Bereich aufweist, die den gleichen Bereich wie das Durchgangsloch 51 einnehmen.
Außerdem fungiert das Isolierelement 82, die elektrische Isolierung zwischen der zweiten Elektrode 73 und dem Befestigungselement 81 zu erhalten und die auf das piezoelektrische Element 72 übertragene Wärme an das Befestigungselement 81 zu leiten und die Wärme abzuleiten.
Als Isoliermaterial des Isolierelements 82 ist ein Material mit geringer Wärmekapazität und großer Wärmeleitfähigkeit vorzuziehen. Konkret umfasst das Material beispielsweise Keramik wie Aluminiumoxid, Saphir, Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid oder ein leitfähiges Material, das einer isolierenden Behandlung unterzogen wird.
In dieser Ausführungsform sind das Wärmeisolationselement 60, die erste Elektrode 71, die zweite Elektrode 73 und das Isolierelement 82 ausgebildet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Außendurchmesserabmessung und im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, d.h. sie sind im Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet. Darüber hinaus müssen das Wärmeisolationselement 60, die erste Elektrode 71, die zweite Elektrode 73 und das Isolierelement 82 nicht im Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet werden und können entsprechend gemäß den geforderten Spezifikationen in unterschiedliche Formen und Abmessungen gebildet werden.
Wie in 7 und 8, in der Montage des Vorlastaufbringungselement 80, in einem Zustand, dass das Druckmesselement 70 in dem Positionierelement 50 angeordnet ist, wird das Isolierelement 82 in das Durchgangsloch 51 eingepasst, um mit der zweiten Elektrode 72 in Kontakt gebracht zu werden. Außerdem wird das Druckmesselement 70 in Richtung der Membran 30 in der axialen S Richtung gedrückt und so vorbelastet, dass das Befestigungselement 81 mit dem Isolierelement 82 in Kontakt kommt und in dem obigen Zustand das Befestigungselement 81 durch Schweißen oder dergleichen an dem Teilgehäuse 20 befestigt ist.
So kann das Vorlastaufbringungselement 80 dem Druckmesselement 70 durch Anlegen einer Vorlast lineare Eigenschaften als Sensor verleihen.
Der erste Leitungsdraht 91 ist ein dünner Draht, der durch Bedecken eines hochschweißbaren Drahtes wie Nickel oder dergleichen mit einem Isoliermaterial wie Fluor oder dergleichen gebildet wird und in einer langen Größe in der axialen S-Richtung ausgebildet ist, wie in 2 und 7 dargestellt.
Außerdem weist der erste Leitungsdraht 91 einen Endabschnitt 91a auf, der elektrisch mit der ersten Elektrode 71 des Druckmesselements 70 und den anderen Endabschnitt 91b verbunden ist, elektrisch an einen ersten Anschluss 112 des Verbinders 110 verbunden und über einen externen Verbinder elektrisch an die Erdungsseite (minus Seite) verbunden.
Darüber hinaus ist der erste Leitungsdraht 91 so angeordnet, dass er in kontaktloser Weise durch eine Kerbnut 54 des Positionierelements 50 und eine Längsnut 81 a des Befestigungselements 81 führt.
Darüber hinaus wird der Bereich zwischen dem einen Endabschnitt 91a und dem anderen Endabschnitt 91b des ersten Leitungsdrahtes 91, der von dem Vorlastaufbringungselement 80 abweicht, durch das erste Einpassloch 101 des Begrenzungselements 100 eingepasst und eingesetzt.
Der zweite Leitungsdraht 92 ist ein dünner Draht, der durch Bedecken eines hochschweißbaren Drahtes wie Nickel oder dergleichen mit einem Isoliermaterial wie Fluor oder dergleichen gebildet wird und in einer langen Größe in der axialen S-Richtung ausgebildet ist und die gleiche Außendurchmesserabmessung wie der erste Leitungsdraht 91 aufweist, wie in 2 und 7 dargestellt.
Außerdem weist der zweite Leitungsdraht 92 einen Endabschnitt 92a elektrisch mit der zweiten Elektrode 73 des Druckmesselements 70 und den anderen Endabschnitt 92b elektrisch an einen zweiten Anschluss 113 des Verbinders 110 verbunden und ist über einen externen Verbinder elektrisch an eine Ausgabeseite (plus Seite) in Bezug auf eine elektrische Schaltung verbunden.
Darüber hinaus ist der zweite Leitungsdraht 92 so angeordnet, dass er in Kontaktloser Weise durch die andere Kerbnut 54 des Positionierelements 50 und die andere Längsnut 81a des Befestigungselements 81 führt.
Darüber hinaus wird der Bereich zwischen dem einen Endabschnitt 92a und dem anderen Endabschnitt 92b des ersten Leitungsdrahtes 92, der von dem Vorlastaufbringungselement 80 abweicht, montiert und durch das zweite Einpassloch 102 des Begrenzungselements 100 eingepasst und eingesetzt.
Das Begrenzungselement 100 wird als ein geformter Gummi mit einer langen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen mit einem Gummimaterial mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit wie Silikonkautschuk oder Fluorgummi gebildet.
Wie in 2 und 4 dargestellt, weist das Begrenzungselement 100 eine Längenabmessung L2 auf, etwas kürzer als eine Längenabmessung LI in der axialen S-Richtung des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10, und enthält eine äußere periphere Einpassfläche 100a, ein erstes Einpassloch 101 und ein zweites Einpassloch 102.
Hier ist, wie in 2 dargestellt, die Längenabmessung L1 des Durchgangslochs 13 die Länge in der axialen S-Richtung von dem Stufenabschnitt 12 bis zu der ausgesparten Bodenfläche des Verbinders, der den Verbinderabschnitt 16 in dem Außengehäuse 10 verbindet. Darüber hinaus kann die Längenabmessung L2 des Begrenzungselements 100 mit der Längenabmessung LI des Durchgangslochs 13 identisch sein.
Die äußere periphere Befestigungsfläche 100a ist ausgebildet, sodass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die es ermöglicht, die äußere periphere Befestigungsfläche 100a eng einzupassen, hier an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10 pressgepasst zu werden.
Das erste Einpassloch 101 erstreckt sich und dringt in der axialen S Richtung ein, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst ist und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Das zweite Einpassloch 102 erstreckt sich und dringt in die Richtung der Achse S ein, so dass es dem zweiten Leitungsdraht 92 ermöglicht wird eng eingepasst zu sein und dort hindurch eingesetzt werden.
Hierbei sind das erste Einpassloch 101 und das zweite Einpassloch 102 parallel zu der Achse S angeordnet und punktförmig um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in das erste Einpassloch 101 und der erste Leitungsdraht 91 in das zweite Einpassloch 102 eingepasst werden.
Außerdem wird das Begrenzungselement 100 an dem Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 befestigt und gleichzeitig elastisch verformt, um den Außendurchmesser der äußeren peripheren Einpassfläche 100a leicht zu verkleinern. Der erste Leitungsdraht 91 wird an dem ersten Einpassloch 101 so eingepasst und befestigt, dass er in engem Kontakt mit dem ersten Einpassloch 101 ohne Spalt dazwischen steht, und der zweite Leitungsdraht 92 wird an dem zweiten Einpassloch 102 eingepasst und befestigt, um in engem Kontakt mit dem zweiten Einpassloch 102, ohne Spalt dazwischen, zu sein.
Da es sich bei dem Begrenzungselement 100 um einen elastisch verformbaren geformten Gummi handelt, kann das Begrenzungselement 100 auch dann problemlos eingepasst werden, selbst wenn die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 nicht bearbeitet wird.
Durch Anordnen des Begrenzungselements 100 wird die Schwingung durch das Begrenzungselement 100 gedämpft, selbst wenn eine Schwingung des Motors auf das Außengehäuse 10 des Drucksensors übertragen wird, eine relative Bewegung zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 ist begrenzt und ein Abstand dazwischen wird konstant gehalten.
Daher werden Abweichungen in Parasitärkapazität zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 verhindert. Dadurch kann das Auftreten von Störungen aufgrund der Schwankungen der Parasitärkapazität verhindert werden, und so kann ein hochpräzises Ausgabesignal erreicht werden.
Darüber hinaus ist das Begrenzungselement 100 in dem Außengehäuse 10 in einem Bereich angeordnet, der von dem Teilgehäuse 20 zu der Innenseite in der axialen S-Richtung abweicht, insbesondere in einem Bereich, der von dem Vorlastaufbringungselement 80 abweicht, und kann somit nur die relative Bewegung zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 einschränken, ohne die Vorlast durch das Vorlastaufbringungselement 80 zu beeinflussen.
Wie in 2 dargestellt, enthält der Verbinder 110 einen Kopplungsabschnitt 111, der erste Anschluss 112 und der zweite Anschluss 113.
Der Kopplungsabschnitt 111 ist mit dem Verbindungsabschnitt 16 an dem hinteren Ende des Außengehäuses 10 gekoppelt.
Der erste Anschluss 112 ist an dem Kopplungsteil 111 befestigt und elektrisch mit dem anderen Endabschnitt 91b des ersten Leitungsdrahtes 91 verbunden und wird auch elektrisch an eine Verbindungsanschluss eines externen Verbinders angeschlossen.
Die zweite Anschluss 113 wird über ein Isolierelement an der ersten Anschluss 112 befestigt und elektrisch mit dem anderen Endabschnitt 92b des zweiten Leitungsdrahtes 92 verbunden und ist auch elektrisch an einen Verbinderanschluss eines externen Verbinders angeschlossen.
Als Nächstes wird die Montagearbeit des Drucksensors mit der obigen Konfiguration beschrieben.
Während Arbeiten das Außengehäuse 10, das Teilgehäuse 20, die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierelement 50, das Wärmeisolationselement 60, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 73, das Befestigungselement 81, das Isolierelement 82, der erste Leitungsdraht 91, der zweite Leitungsdraht 92, das Begrenzungselement, und der Verbinder 110 sind vorbereitet.
Zunächst wird die Membran 30 durch Schweißen oder dergleichen an der vorderen Endfläche 23 des Teilgehäuses 20 befestigt.
Als nächstes werden die Halteplatte 40 und das Positionierelement 50 in das Teilgehäuse 20 eingepasst. Anschließend ist das Wärmeisolationselement 60, die erste Elektrode 71, an die der eine Endabschnitt 91a des ersten Leitungsdrahtes 91 verbunden, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektroden 73, an die der eine Endabschnitt 92a des zweiten Leitungsdrahtes 92 verbunden ist, und das Isolierelement 82 werden sequenziell geschichtet und in das Positionierelement 50 eingepasst.
Darüber hinaus kann im folgenden Schritt der erste Leitungsdraht 91 an die erste Elektrode 71 und der zweite Leitungsdraht 92 an die zweite Elektrode 73 verbunden werden.
Dann wird das Befestigungselement 81 durch Drücken des Isolierelements 82 in das Teilgehäuse 20 eingepasst und durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand, in dem eine Vorlast aufgebracht wird, an dem Teilgehäuse 20 befestigt. Entsprechend wird, wie in 6 und 7 dargestellt, ein Sensormodul M1 gebildet. Darüber hinaus ist das Verfahren zur Montage des Sensormoduls M1 nicht auf das oben genannte Verfahren beschränkt.
Anschließend wird das Sensormodul M1 in das Außengehäuse 10 montiert. Das heißt, der erste Leitungsdraht 91 und der zweite Leitungsdraht 92 werden durch das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 geführt, und das Teilgehäuse 20 wird in die passende innere periphere Wand 11 des Außengehäuses 10 eingepasst, um die innenseitige Endfläche 24 mit dem Stufenabschnitt 12 in Kontakt zu bringen.
Dann wird das Teilgehäuse 20 durch Schweißen an dem Außengehäuse 10 befestigt.
Anschließend wird das Begrenzungselement 100 durch die Öffnung des Verbinder Verbindungsabschnitts 16 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 geschoben, und wie in 2 und 9 dargestellt, wird die äußere periphere Einpassfläche 100a in das Durchgangsloch 13 eingepasst, der erste Leitungsdraht 91 wird durch das erste Einpassloch 101 eingepasst und eingesetzt, um in engem Kontakt mit dem ersten Einpassloch 101, und der zweite Leitungsdraht 92 wird durch das zweite Einpassloch 102 eingepasst und eingesetzt, um in engem Kontakt mit dem zweiten Einpassloch 102 zu sein.
Bei der Montage des Begrenzungselements 100, da das Begrenzungselement 100 aus geformter Gummi besteht, kann das Begrenzungselement 100 bei elastischer Verformung eingeschoben und die Montagearbeiten leicht ausgeführt werden.
Anschließend wird der andere Endabschnitt 91b des ersten Leitungsdrahtes 91 zu einer Form gebogen, die mit der ersten Anschluss 112 gekoppelt werden kann, und der andere Endabschnitt 92b des zweiten Leitungsdrahtes 92 wird zu einer Form gebogen, die mit der zweiten Anschluss 113 gekoppelt werden kann.
Anschließend wird der andere Endabschnitt 91b des ersten Leitungsdrahtes 91 elektrisch mit der ersten Anschluss 112 verbunden, der andere Endabschnitt 92b des zweiten Leitungsdrahtes 92 ist elektrisch mit der zweiten Anschluss 113 verbunden und ein Kopplungsteil 101 wird an den Verbinder Verbindungsabschnitt 16 des Außengehäuses 10 befestigt. Dementsprechend ist, wie in 2 dargestellt, der Verbinder 110 an dem hinteren Ende des Außengehäuses 10 befestigt. Damit ist die Montage des Drucksensors abgeschlossen.
Darüber hinaus ist das obige Montageverfahren ein Beispiel. Das Montageverfahren ist nicht beschränkt darauf, und es können andere Montageverfahren angewandt werden.
Gemäß dem Drucksensor der ersten Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Wärmeisolationselement 60 isoliert und die Wärmeübertragung von der Membran 30 zu der ersten Elektrode 71 und dem piezoelektrischen Element 72 unterdrückt. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, eine Fluktuation des Referenzpunkts (Nullpunkt) einer Sensorausgabe verhindert und eine gewünschte Sensorgenauigkeit erreicht.
Darüber hinaus enthält das Gehäuse das Außengehäuse 10 und das Teilgehäuse 20, das an der Innenseite des Außengehäuses 10 eingepasst und befestigt ist. Die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierelement 50, das Wärmeisolationselement 60, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringungselement 80 sind auf dem Teilgehäuse 20 angeordnet.
Dementsprechend können die Membran 30, die Halteplatte 40, das Positionierelement 50, das Wärmeisolationselement 60, das Druckmesselement 70 und das Vorlastaufbringungselement 80 zu dem Teilgehäuse 20 vormontiert werden, um das Sensormodul M1 zu bilden.
Wenn sich daher die Montageform oder dergleichen je nach Anwendungsziel unterscheidet, wird für jedes Applikationsziel nur das Außengehäuse 10 eingestellt und das Sensormodul M1 kann gemeinsam genutzt werden.
Darüber hinaus schränkt das Begrenzungselement 100 die relative Bewegung zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 mit einer langen Form in der axialen S-Richtung ein und hält den Abstand dazwischen konstant.
Somit können die Schwankungen der Parasitärkapazität zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 verhindert werden. So kann das Auftreten von Störungen aufgrund der Schwankungen der Parasitärkapazität verhindert und ein hochpräzises Ausgabesignal erreicht werden.
Da das Begrenzungselement 100 aus geformten Gummi besteht, wird die Montage erleichtert, die von dem Motor auf den ersten Leitungsdraht 91 und den zweiten Leitungsdraht 92 über das Außengehäuse 10 übertragene Schwingung kann reduziert oder verhindert werden, und ein gewünschter elektrischer Verbindungszustand kann aufrechterhalten werden.
10 bis 12 zeigen ein erstes Variationsbeispiel des Begrenzungselements, aufgebracht auf den Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Begrenzungselement 120 gemäß dem ersten Variationsbeispiel wird als geformter Gummi ausgebildet, der eine lange Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben.
Das Begrenzungselement 120 weist die gleiche Länge L2 wie oben beschrieben, eine erste Einpassnut 111 und eine zweite Einpassnut 122 auf.
Die äußere periphere Einpassfläche 120a ist so ausgebildet, dass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die es ermöglicht, die äußere periphere Einpassfläche 120a eng einzupassen, hier an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10 pressgepasst.
Wie in 12 dargestellt, ist die erste Einpassnut 121 in einer Querschnittsform schmaler als der Durchmesser des Abschnitts ausgebildet, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist und sich in der axialen S-Richtung erstreckt, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Wie die erste Einpassnut 121 ist die zweite Einpassnut 122 in einer Querschnittsform schmaler als der Durchmesser des Abschnitts ausgebildet, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist und sich in der axialen S-Richtung erstreckt, so dass der zweite Leitungsdraht 92 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Hierbei sind die erste Einpassnut 121 und die zweite Einpassnut 122 parallel zu der Achse S angeordnet und symmetrisch um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in die erste Einpassnut 121 und der erste Leitungsdraht 91 in die zweite Einpassnut 122 eingepasst werden.
Außerdem wird das Begrenzungselement 120 an dem Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 befestigt und gleichzeitig elastisch verformt, um den Außendurchmesser der äußeren peripheren Einpassfläche 120a leicht zu verkleinern. Der erste Leitungsdraht 91 wird durch die erste Einpassnut 121 so eingepasst und eingesetzt, um in engem Kontakt mit der ersten Einpassnut 121 zu sein, und der zweite Leitungsdraht 92 wird durch die zweite Einpassnut 122 eingepasst und eingesetzt, um in engem Kontakt mit der zweiten Einpassnut 122 zu sein.
Da es sich bei dem Begrenzungselement 120 um einen elastisch verformbaren geformten Gummi handelt, kann das Begrenzungselement 120 auch dann problemlos eingepasst werden, wenn die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 nicht bearbeitet wird.
Da die erste Einpassnut 121 und die zweite Einpassnut 122 einen höheren Freiheitsgrad der elastischen Verformung und eine kleinere Kontaktfläche als die Lochform aufweisen, kann bei dem Einpassvorgang des ersten Leitungsdrahtes 91 und des zweiten Leitungsdrahtes 92 leicht die Montage durchgeführt werden, und die Montagearbeiten werden so erleichtert.
Durch die Anordnung des Begrenzungselements 120 wird die Schwingung durch das Begrenzungselement 120, selbst wenn eine Schwingung des Motors auf das Außengehäuse 10 des Drucksensors übertragen wird, durch das Begrenzungselement 120 gedämpft, eine relative Bewegung zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 ist begrenzt und ein Abstand dazwischen wird konstant gehalten.
Somit werden die Schwankungen der Parasitärkapazität zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 verhindert. Dadurch kann das Auftreten von Störungen aufgrund der Schwankungen der Parasitärkapazität verhindert und ein hochpräzises Ausgabesignal erreicht werden.
13 zeigt ein zweites Variationsbeispiel des auf den Drucksensor aufgebrachten Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Begrenzungselement 130 gemäß dem zweiten Variationsbeispiel wird als geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen gebildet, wobei das gleiche Gummimaterial wie oben beschrieben verwendet wird.
Das Begrenzungselement 130 weist die gleiche Länge L2 wie oben beschrieben auf und enthält drei äußere periphere Einpassflächen 130a, zwei ausgehöhlte Abschnitte 130b, eine erste Einpassnut 131 und eine zweite Einpassnut 132.
Die drei äußeren peripheren Einpassflächen 130a sind in gleichen Abständen in der axialen S Richtung getrennt voneinander angeordnet und sind so ausgebildet, dass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die eine enge Montage der äußeren peripheren Einpassflächen 130a ermöglicht, hier an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10 pressgepasst.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 130b sind in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und zwischen den drei äußeren peripheren Einpassflächen 130a angeordnet. Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 130b werden durch Entfernen des Materials so gebildet, dass eine säulenförmige Form mit einem Außendurchmesser kleiner als der der äußeren peripheren Einpassfläche 130a ist.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 130b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 130 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 130 ist so ausgebildet, dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Die erste Einpassnut 131 wird durch eine Einpassnut 131a und eine Einpassnut 131b definiert und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
In dem Bereich der äußeren peripheren Einpassfläche 130a, ähnlich der in 12 dargestellten Form, ist die Einpassnut 131a in einer Querschnittsform gebildet, die schmaler ist als der Durchmesser des Abschnitts, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist.
In dem Bereich des ausgehöhlten Abschnitts 130b wird die Einpassnut 131b in einer Querschnittsform ohne einen schmalen Bereich auf der Öffnungsseite im Vergleich zu der Einpassnut 131a ausgebildet.
Die zweite Einpassnut 132 wird durch eine Einpassnut 132a und eine Einpassnut 132b definiert und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der zweite Leitungsdraht 92 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
In dem Bereich der äußeren peripheren Einpassfläche 130a, ähnlich der in 12 dargestellten Form, ist die Einpassnut 132a in einer Querschnittsform gebildet, die schmaler ist als der Durchmesser des Abschnitts, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist.
In dem Bereich des ausgehöhlten Teils 130b wird die Einpassnut 132b in einer Querschnittsform ohne schmalen Bereich auf der Öffnungsseite im Vergleich zu der Einpassnut 132a ausgebildet.
Hierbei sind die erste Einpassnut 131 und die zweite Einpassnut 132 parallel zu der Achse S angeordnet und symmetrisch um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in die erste Einpassnut 131 und der erste Leitungsdraht 91 in die zweite Einpassnut 132 eingepasst werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 130 des zweiten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangs-Effekte wie die des Begrenzungselements 120 erzielt werden. Außerdem wird beim Einpassen des Begrenzungselements 130 an dem Außengehäuse 10 der Reibungswiderstand des Abschnitts, bei dem der ausgehöhlte Teil 130b nicht mit der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommt, reduziert und das Begrenzungselement 130 leichter eingepasst werden.
14 und 15 zeigen ein drittes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor aufgebrachten Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Begrenzungselement 140 gemäß dem dritten Variationsbeispiel wird als Geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet.
Das Begrenzungselement 140 weist die gleiche Länge L2 wie oben beschrieben auf und enthält drei äußere periphere Einpassflächen 140a, zwei ausgehöhlte Abschnitte 140b, eine erste Einpassnut 141 und eine zweite Einpassnut 142.
Die drei äußeren peripheren Einpassflächen 140a sind in gleichen Abständen in der axialen S Richtung getrennt voneinander angeordnet und sind so ausgebildet, dass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die eine enge Montage der äußeren peripheren Einpassflächen 140a ermöglicht, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 140b sind in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und zwischen den drei äußeren peripheren Einpassflächen 140a angeordnet. Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 140b werden durch Entfernen des Materials so gebildet, dass eine säulenförmige Form mit einem Außendurchmesser kleiner als der der äußeren peripheren Einpassfläche 140a ist.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 140b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 140 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 140 ist so ausgebildet, dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Die erste Einpassnut 141 wird durch drei in der Achse S voneinander angeordnete Einpassnuten 141a definiert und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Wie in 15 dargestellt, wird in dem Bereich der äußeren peripheren Einpassfläche 140a die Einpassnut 141a in einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform auf der Ebene senkrecht zu der Achse S ausgebildet.
Die zweite Einpassnut 142 wird durch drei in der Achse S voneinander angeordnete Einpassnuten 142a definiert und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der zweite Leitungsdraht 92 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Wie in 15 dargestellt, wird In dem Bereich der äußeren peripheren Einpassfläche 140a die Einpassnut 142a in einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform auf der Ebene senkrecht zu der Achse S ausgebildet.
Hierbei sind die erste Einpassnut 141 und die zweite Einpassnut 142 parallel zu der Achse S angeordnet und symmetrisch um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in die erste Einpassnut 141 eingepasst werden und der erste Leitungsdraht 91 kann in die zweite Einpassnut 142 eingepasst werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 140 des dritten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangs-Effekte wie die des Begrenzungselements 120 erzielt werden. Außerdem wird beim Einpassen des Begrenzungselements 140 an dem Außengehäuse 10 der Reibungswiderstand des Abschnitts, bei dem der ausgehöhlte Abschnitt 140b nicht mit der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommt, reduziert und das Begrenzungselement 140 kann leichter eingepasst werden.
Darüber hinaus weisen die erste Einpassnut 141 und die zweite Einpassnut 142 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf, der erste Leitungsdraht 91 wird zwischen der ersten Einpassnut 141 und der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 gehalten und befestigt, und der zweite Leitungsdraht 92 wird zwischen der zweiten Einpassnut 142 und der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 gehalten und befestigt, und so kann der Einpassvorgang des Begrenzungselements 140 leichter durchgeführt werden.
16 zeigt ein viertes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor aufgebrachten Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Begrenzungselement 150 gemäß dem vierten Variationsbeispiel wird als Geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen gebildet, wobei das gleiche Gummimaterial wie oben beschrieben verwendet wird.
Das Begrenzungselement 150 weist die gleiche Längenabmessung L2 wie oben beschrieben auf und enthält eine Vielzahl von ringförmigen Einpassabschnitten 150a, eine Vielzahl von ausgehöhlten Abschnitten 150b, eine erste Einpassnut 151 und eine zweite Einpassnut 152.
Die Vielzahl der ringförmigen Einpassabschnitte 150a sind in gleichen Abständen in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und sind so ausgebildet, dass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die es ermöglicht, die ringförmigen Einpassabschnitte 150a eng eingepasst zu werden, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10.
Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 150b sind in gleichen Intervallen in axialer S-Richtung voneinander getrennt und unter der Vielzahl der ringförmigen Einpassabschnitten 150a angeordnet. Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 150b werden durch Entfernen des Materials abgeschrägt, um eine Säulenform mit einem Außendurchmesser kleiner als der der ringförmigen Einpassabschnitte 150a ist.
Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 150b sind Bereiche, die nicht in Kontakt mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 sind, wenn das Begrenzungselement 150 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 150 wird so ausgebildet, dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Die erste Einpassnut 151 wird durch eine Vielzahl von Einpassnuten 151 a definiert, die in der axialen S-Richtung voneinander getrennt angeordnet sind, und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
In dem Bereich des ringförmigen Einpassabschnitts 150a, ähnlich der Form gezeigt in 12, wird die Einpassnut 151a in einer Querschnittsform gebildet, die schmaler ist als der Durchmesser des Abschnitts, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist.
Die zweite Einpassnut 152 wird durch eine Vielzahl von Einpassnuten 152a definiert, die in der axialen S-Richtung voneinander getrennt angeordnet sind, und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass der zweite Leitungsdraht 92 eng eingepasst werden kann und dort hindurch eingesetzt werden kann.
In dem Bereich des ringförmigen Einpassabschnitts 150a, ähnlich der Form, gezeigt in 12, wird die Einpassnut 152a in einer Querschnittsform gebildet, die schmaler ist als der Durchmesser des Abschnitts, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist.
Hierbei sind die erste Einpassnut 151 und die zweite Einpassnut 152 parallel zu der Achse S angeordnet und symmetrisch um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in die erste Einpassnut 151 und der erste Leitungsdraht 91 in die zweite Einpassnut 152 eingepasst werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 150 des vierten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangseffekte wie die des Begrenzungselements 120 erzielt werden. Außerdem wird beim Einpassen des Begrenzungselements 150 an dem Außengehäuse 10 der Reibungswiderstand des Abschnitts, bei dem der ausgehöhlte Abschnitt 150b nicht mit der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommt, reduziert und das Begrenzungselement 150 leichter eingepasst werden.
17 und 18 zeigen ein fünftes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor aufgebrachten Begrenzungselements gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Begrenzungselement 160 gemäß dem fünften Variationsbeispiel wird als Geformter Gummi durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet, und der geformte Gummi wird in einer langen säulenförmigen Form mit einem im Wesentlichen kreuzförmigen Abschnitt in der axialen S-Richtung gebildet.
Das Begrenzungselement 160 weist die gleiche Länge L2 wie oben beschrieben auf und umfasst vier enthält periphere Einpassflächen 160a, vier ausgehöhlte Abschnitte 160b, eine erste Einpassnut 161 und eine zweite Einpassnut 162.
Um einen Teil der säulenförmigen äußeren peripheren Fläche zu definieren, sind die vier äußeren peripheren Flächen 160a in gleichen Abständen in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und so ausgebildet, dass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die es ermöglicht, die äußeren peripheren Einpassflächen 160a eng einzupassen, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 10.
Die vier ausgehöhlten Abschnitte 160b sind in gleichen Abständen um die Achse S verteilt und zwischen den vier äußeren peripheren Befestigungsflächen 160 angeordnet. Die vier ausgehöhlten Abschnitte 160b werden durch Entfernen des Materials so gebildet, dass sie einen fächerförmigen Querschnitt mit einem zentralen Winkel von etwa 90 Grad bilden und sich in Richtung Achse S erstrecken.
Die vier ausgehöhlten Abschnitte 160b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 160 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 10 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 160 ist so ausgebildet, dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Wie in 18 dargestellt, ist auf der äußeren peripheren Einpassfläche 160a die erste Einpassnut 161 in einer Querschnittsform schmaler als der Durchmesser des Abschnitts ausgebildet, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist und sich in der axialen S-Richtung erstreckt, so dass der erste Leitungsdraht 91 eng eingepasst werden kann und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Ähnlich wie bei der ersten Einpassnut 161 ist auf der äußeren peripheren Einpassfläche 160a die zweite Einpassnut 162 in einer Querschnittsform schmaler als der Durchmesser des Abschnitts ausgebildet, in dem die Unterseite der Nut kreisförmig ist und die Öffnungsseite auch auf der Ebene senkrecht zu der Achse S kreisförmig ist, und erstreckt sich in der Richtung der Achse S, so dass der zweite Leitungsdraht 92 eng eingepasst und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Hierbei sind die erste Einpassnut 161 und die zweite Einpassnut 162 parallel zu der Achse S angeordnet und punktsymmetrisch um die Achse S angeordnet und in der gleichen Form ausgebildet. Daher kann der zweite Leitungsdraht 92 in die erste Einpassnut 161 und der erste Leitungsdraht 91 in die zweite Einpassnut 162 eingepasst werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 160 des fünften Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangseffekte wie die des Begrenzungselements 120 erzielt werden. Außerdem wird beim Einpassen des Begrenzungselements 160 an dem Außengehäuse 10 der Reibungswiderstand des Abschnitts, bei dem der ausgehöhlte Abschnitt 160b nicht mit der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommt, reduziert und das Begrenzungselement 160 leichter eingepasst werden.
19 bis 26 zeigen eine zweite Ausführungsform des Drucksensors gemäß der vorliegenden Erfindung. Die gleiche Konfiguration wie der Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Der Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform enthält ein Außengehäuse 210 und ein Teilgehäuse 20, die zylindrische Gehäuse sind, die Membran 30, ein Positionierelement 250, ein Wärmeisolationselement 260, ein Druckmesselement 270, ein Vorlastaufbringungselement 280, ein Leitungsdraht 290 als zweiter Leiter, ein Begrenzungselement 300 und ein Verbinder 310.
Das Druckmesselement 270 enthält die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 273, die nacheinander von der vorderen Endseite des Gehäuses in axialer S Richtung geschichtet werden.
Das Vorlastaufbringungselement 280 enthält ein Befestigungselement 281 und ein Isolierelement 282.
Das Außengehäuse 210 dient auch als der erste Leiter und wird in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich in der axialen S-Richtung erstreckt, durch Verwenden eines Metallmaterials wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl. Das Außengehäuse 210 enthält die passende innere periphere Wand 11, das sich an der Vorderseite befindet, den Stufenabschnitt 12, das Durchgangsloch 13, den männlichen Schraubenabschnitt 14, den Flanschabschnitt 15 und einen Verbinder Verbindungsabschnitt 216, der sich an dem hinteren Ende befindet.
Der Verbinder Verbindungsabschnitt 216 ist so ausgebildet, dass der Verbinder 310 verbunden wird.
Das Positionierelement 250 wird in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, die sich in der axialen S-Richtung erstreckt, durch Verwenden eines Isoliermaterials, das die gleichen Isoliereigenschaften und wärmeisolierenden Eigenschaften wie das Positionierelement 50 aufweist. Das Positionierelement 250 enthält die zylindrische Durchgangsbohrung 51 zentriert auf der Achse S, die zylindrische äußere periphere Fläche 53 und eine ringförmige Endfläche 252, die mit einem flexiblen flachen Plattenabschnitt 31 der Membran 30 in Kontakt kommt.
Außerdem wird das Positionierelement 250 an der inneren peripheren Wand 22 des Teilgehäuses 20 eingepasst und auf der Achse S in einem Zustand positioniert und gehalten, dass der Vorsprung 32 der Membran 30, das Wärmeisolationselement 260, das Druckmesselement 270 einschließlich der ersten Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweite Elektrode 273 , und das Isolierelement 282 sind in dem Durchgangsloch 51 geschichtet.
Darüber hinaus ist die Wärmeleitfähigkeit des Positionierelements 250 vorzugsweise gleich der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeisolationselements 260 und kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierelements 282. Dementsprechend kann das Positionierelement 250 auch als Wärmeisolationselement fungieren.
Da das Positionierelement 250 so ausgebildet ist, dass es das Wärmeisolationselement 260 und das Druckmesselement 270 umgibt, kann die Wärmeübertragung von der Membran 30 und dem Wandabschnitt des Gehäuses in Richtung des piezoelektrischen Element 72 effizienter unterdrückt werden.
Das Wärmeisolationselement 260 weist elektrische Leitfähigkeits- und Wärmeisoliereigenschaften auf und ist in einer säulenförmigen Form mit einer vorgegebenen Höhe und einem Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Vorsprungs 32 und der ersten Elektrode 71 ausgebildet.
Hier weist das Wärmeisolationselement 260 vorzugsweise eine große Wärmekapazität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt beispielsweise vorzugsweise 15 W/m·K oder weniger, und besonders bevorzugt 5 W/m·K oder weniger. Insbesondere enthält das Material des Wärmeisolationselements 260 beispielsweise ein Isoliermaterial mit einem leitfähigen Film, in dem ein leitfähiger dünner Film auf der Fläche eines Elements angeordnet ist, wie z. B. Keramik, ausgebildet aus einem niederwärmeleitenden Material, ein isolierleitendes Material mit einer geschichteten Struktur, in dem Siliziumschichten und Germaniumschichten abwechselnd angeordnet sind, andere isolierleitende Materialien und dergleichen.
Außerdem ist das Wärmeisolationselement 260 innerhalb des Teilgehäuses 20 eng zwischen dem Vorsprung 32 der Membran 30 und der ersten Elektrode 71 angeordnet.
Dementsprechend verbindet das Wärmeisolationselement 260 die erste Elektrode 71 elektrisch mit den Gehäusen (Außengehäuse 210 und Teilgehäuse 20), die als der erste Leiter über die Membran 30 dienen, und dient, um die Wärmeübertragung von der Membran 30 zu der ersten Elektrode 71 zu unterdrücken.
Das Druckmesselement 270 dient zur Druckerfassung und enthält die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72 und die zweiten Elektroden 273, die nacheinander von einer vorderen Endseite in der axialen S-Richtung innerhalb des Teilgehäuses 20 geschichtet werden.
In dem Durchgangsloch 51 des Positionierelements 250 ist die erste Elektrode 71 in solch einer Weise angeordnet, dass eine Fläche der ersten Elektrode 71 in engem Kontakt mit dem Wärmeisolationselement 260 und die andere Fläche in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 steht.
Außerdem ist die erste Elektrode 71 über das Wärmeisolationselement 260, die Membran 30 und die Gehäuse (Außengehäuse 210 und Teilgehäuse 20), die ebenfalls als der erste Leiter dienen, mit der Erdungsseite (Minusseite) verbunden.
Die zweite Elektrode 273 ist in einer säulenförmigen Form oder einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser ausgebildet, unter Verwendung eines leitfähigen Metallmaterials wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl, um in das Durchgangsloch 51 des Positionierelements 250 eingepasst zu werden, und enthält einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 273a, der einen Endabschnitt 290a des Führungsdrahtes 290 auf einer Endfläche verbindet.
Darüber hinaus, ist in der Durchgangsloch 51 des Positionierelements 250, die zweite Elektrode 273 angeordnet, so dass eine Fläche in engem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 72 und die andere Fläche in engem Kontakt mit dem Isolierelement 282 steht.
Das Vorlastaufbringungselement 280 enthält das Befestigungselement 281 und das Isolierelement 282, und das Vorlastauftragende Element 280 ist innerhalb des Teilgehäuses 20 angeordnet, das einen Teil des Gehäuses bildet. Das Vorlastaufbringungselement 280 spielt eine Rolle, um das Druckmesselement 270 in Richtung der Membran 30 zu drücken, um eine Vorlast aufzubringen und lineare Eigenschaften als einen Sensor auf das Druckmesselement 270 zu verleihen.
Das Befestigungselement 281 wird in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form unter Verwendung eines Metallmaterials wie ausscheidungshärtender rostfreier Stahl oder ferritischer rostfreier Stahl ausgebildet und enthält ein Durchgangsloch 281a zum Passieren des Leitungsdrahtes 290 in einer kontaktlosen Weise in dem zentralen Bereich, zentriert auf der Achse S.
Das Isolierelement 282 ist in einer säulenförmigen Form oder einer Scheibenform mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der durch Verwendung eines Isoliermaterials mit hohen elektrischen Isolationseigenschaften in das Durchgangsloch 51 des Positionierelements 250 einzupassen ist, und enthält ein Durchgangsloch 282a zum Passieren des Verbindungsabschnitts 273a der zweiten Elektrode 273 und des Leitungsdrahtes 290 in dem zentralen Bereich, die auf der Achse S zentriert ist.
Das Isoliermaterial des Isolierelements 282 weist vorzugsweise eine geringe Wärmekapazität und eine große Wärmeleitfähigkeit auf. Konkret enthält das Material beispielsweise Keramik wie Aluminiumoxid, Saphir, Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid oder ein leitfähiges Material, das einer isolierenden Behandlung unterzogen wird.
Darüber hinaus weist das Isolierelement 282 vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer ist als die des Wärmeisolationselements 260 ist, z. B. 30 W/m·K oder mehr. Darüber hinaus weist das Isolierelement 282 vorzugsweise eine Wärmekapazität auf, die kleiner ist als die des Wärmeisolationselements 260. Dementsprechend kann die Wärmemenge, die durch das Wärmeisolationselement 260 an das piezoelektrische Element 72 übertragen wird, so weit wie möglich unterdrückt werden, und die Ableitung der auf das piezoelektrische Element 72 übertragenen Wärme kann durch das Isolierelement 282 gefördert werden.
Wie in 20 und 24 dargestellt, ist der Leitungsdraht 290 ein dünner Draht, der durch Bedecken eines hochschweißbaren Leitungsdrahtes wie Nickel mit einem Flour-basierten Isoliermaterial oder dergleichen gebildet wird und in einer langen Größe in der axialen S-Richtung ausgebildet wird.
Außerdem verfügt der Leitungsdraht 290 über den einen Endabschnitt 290a, der elektrisch mit der zweiten Elektrode 273 des Druckmesselements 270 und dem anderen Endteil 290b elektrisch an einen Anschluss 312 des Verbinders 310 verbunden ist, und ist über einen externen Anschluss elektrisch an die Ausgabeseite (plus Seite) einer elektrischen Schaltung verbunden.
Darüber hinaus ist der Leitungsdraht 290 angeordnet, sodass er in einer kontaktlosen Weise das Durchgangsloch 281a des Befestigungselements 280 durchläuft.
Darüber hinaus wird der Bereich zwischen dem einen Endabschnitt 290a und dem anderen Endabschnitt 290b des Leitungsdrahtes 290 und abweichend von dem Vorlastaufbringungselement 280 montiert und durch ein Einpassloch 301 des Begrenzungselements 300 eingesetzt.
Das Begrenzungselement 300 wird als geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet.
Wie in 20 und 22 dargestellt, hat das Begrenzungselement 300 eine Längenabmessung L4 kürzer als die Längenabmessung L3 in der axialen S-Richtung des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 210 und enthält drei äußere periphere Einpassflächen 300a, zwei ausgehöhlte Teile 300b und ein Einpassloch 301.
Hier ist, wie in 20 dargestellt, die Längenabmessung L3 des Durchgangslochs 13 eine Länge in der axialen S-Richtung von dem Stufenabschnitt 12 bis zu dem inneren Endabschnitt des Anschluss 312 des Verbinders 310, der mit dem Verbinder Verbindungsabschnitt 216 in dem Außengehäuse 10 verbunden ist. Darüber hinaus kann die Längenabmessung L4 des Begrenzungselements 300 die gleiche wie die Längenabmessung L3 des Durchgangslochs 13 sein.
Wie in 26 dargestellt, sind die drei äußeren peripheren Einpassflächen 300a in gleichen Abständen in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und ausgebildet, sodass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die es den äußeren peripheren Einpassflächen 300a ermöglichen eng eingepasst zu sein, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 210.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 300b sind in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und zwischen den drei äußeren peripheren Befestigungsflächen 300a angeordnet. Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 300b werden durch Entfernen des Materials so gebildet, dass eine säulenförmige Form mit einem Außendurchmesser kleiner als der der äußeren peripheren Einpassfläche 300a ist.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 300b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 300 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 300 wird ausgebildet, sodass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Das Einpassloch 301 ist koaxial mit der axialen S Richtung angeordnet und erstreckt sich, um in die axialen S-Richtung einzudringen, so dass der Leitungsdraht 290 eng eingepasst werden kann und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Außerdem wird das Begrenzungselement 300 an dem Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 eingepasst, während gleichzeitigem elastischen verformt werden, um den Außendurchmesser der äußeren peripheren Einpassfläche 300a leicht zu verkleinern, und der Leitungsdraht 290 ist eng an das Einpassloch 301 eingepasst und befestigt, ohne dass dazwischen ein Spalt gelassen wird.
Da es sich bei dem Begrenzungselement 300 um einen elastisch verformbaren geformten Gummi handelt, kann das Begrenzungselement 300 auch dann problemlos eingepasst werden, selbst wenn die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 nicht bearbeitet wird.
Durch Anordnen des Begrenzungselements 300 wird die Schwingung durch das Begrenzungselement 300, selbst wenn eine Schwingung des Motors auf das Außengehäuse 210 des Drucksensors übertragen wird, durch das Begrenzungselement 300 gedämpft, eine relative Bewegung zwischen dem Außengehäuse 210 und dem Leitungsdraht 290 eingeschränkt und ein Abstand dazwischen konstant gehalten.
Dadurch werden Abweichungen in der Parasitärkapazität zwischen dem Außengehäuse 210 und dem Leitungsdraht 290 verhindert. Dadurch kann das Auftreten von Störungen aufgrund der Schwankungen der Parasitärkapazität verhindert werden und so ein hochpräzises Ausgabesignal erreicht werden.
Darüber hinaus ist das Begrenzungselement 300 in dem Außengehäuse 210 in einem Bereich angeordnet, der von dem Teilgehäuse 20 zu der Innenseite in der axialen S-Richtung abweicht, insbesondere in einem Bereich, der von dem Vorlastaufbringungselement 280 abweicht, und kann somit nur die relative Bewegung des Leitungsdrahtes 290 in Bezug auf das Außengehäuse 210 einschränken, ohne die Vorlast, voreingestellt von dem Vorlastaufbringungselement 280 zu beeinträchtigen.
Wie in 20 dargestellt, enthält der Verbinder 310 einen Kopplungsabschnitt 311 und eine Anschluss 312.
Der Kopplungsabschnitt 311 ist mit dem Verbinder Verbindungsabschnitt 216 an dem hinteren Ende des Außengehäuses 210 gekoppelt.
Der Anschluss 312 wird über ein Isolierelement an dem Kopplungsabschnitt 311 befestigt und elektrisch mit dem anderen Endabschnitt 290b des Leitungsdrahtes 290 verbunden und ist auch elektrisch an eine Verbindungsanschluss eines externen Verbinders verbunden.
Als Nächstes wird die Montagearbeit des Drucksensors mit der obigen Konfiguration beschrieben.
Während Arbeiten werden das Außengehäuse 210, das Teilgehäuse 20, die Membran 30, das Positionierelement 250, das Wärmeisolationselement 260, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 273, das Befestigungselement 281, das Isolierelement 282, der Leitungsdraht 290, das Begrenzungselement 300 und der Verbinder 310 vorbereitet.
Zunächst wird die Membran 30 durch Schweißen oder dergleichen an der vorderen Endfläche 23 des Teilgehäuses 20 befestigt.
Als nächstes wird das Positionierelement 250 in das Teilgehäuse 20 eingepasst. Anschließend werden das Wärmeisolationselement 260, die erste Elektrode 71, das piezoelektrische Element 72, die zweite Elektrode 273, an die der eine Endabschnitt 290a des Leitungsdrahtes 290 verbunden ist, und das Isolierelement 282 sequenziell geschichtet und in das Positionierelement 250 eingepasst. Darüber hinaus kann der Leitungsdraht 290 in dem nachfolgenden Schritt an die zweite Elektrode 273 verbunden werden.
Dann wird das Befestigungselement 281 durch Drücken des Isolierelements 282 in das Teilgehäuse 20 eingepasst und durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand, in dem eine Vorlast aufgebracht wird, an dem Teilgehäuse 20 befestigt. Entsprechend wird, wie in 24 und 25 dargestellt, ein Sensormodul M2 gebildet. Darüber hinaus ist das Verfahren zum Montieren des Sensormoduls M2 nicht auf das oben genannte Verfahren beschränkt.
Anschließend wird das Sensormodul M2 in das Außengehäuse 210 eingepasst. Das heißt, der Leitungsdraht 290 wird durch das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 geleitet, und das Teilgehäuse 20 wird in die passende innere periphere Wand 11 des Außengehäuses 210 eingepasst, um die innenseitige Endfläche 24 mit dem Stufenabschnitt 12 in Kontakt zu bringen.
Dann wird das Teilgehäuse 20 durch Schweißen an dem Außengehäuse 210 befestigt.
Anschließend wird das Begrenzungselement 300 durch die Öffnung des Verbinder Verbindungsabschnitts 216 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 geschoben, und wie in 20 und 26 dargestellt, wird die äußere periphere Einpassfläche 300a in das Durchgangsloch 13 eingepasst und der Leitungsdraht 290 durch das Einpassloch 301 eingepasst und eingesetzt, sodass er in engem Kontakt mit der Einpassloch 301 steht.
Bei der Montage des Begrenzungselements 300, da das Begrenzungselement 300 aus geformten Gummi besteht, kann das Begrenzungselement 300 bei elastischer Verformung eingeschoben werden und die Montagearbeiten leicht ausgeführt werden.
Anschließend wird der andere Endabschnitt 290b des Leitungsdrahtes 290 elektrisch an den Anschluss 312 verbunden und der Kopplungsabschnitt 311 an dem Anschlussabschnitt 216 des Außengehäuses 210 befestigt. Dementsprechend ist, wie in 20 dargestellt, der Verbinder 310 an dem hinteren Ende des Außengehäuses 210 befestigt. Damit ist die Montage des Drucksensors abgeschlossen.
Darüber hinaus ist das obige Montageverfahren ein Beispiel. Das Montageverfahren ist nicht beschränkt darauf, und es können andere Montageverfahren angewandt werden.
Gemäß dem Drucksensor der zweiten Ausführungsform wird die auf die Membran 30 übertragene Wärme durch das Wärmeisolationselement 260 isoliert und die Wärmeübertragung von der Membran 30 zu der ersten Elektrode 71 und dem piezoelektrischen Element 72 unterdrückt. Dadurch wird der Wärmeeinfluss auf das piezoelektrische Element 72 unterdrückt, eine Fluktuation des Referenzpunkts (Nullpunkt) einer Sensorausgabe verhindert und eine gewünschte Sensorgenauigkeit erreicht.
Darüber hinaus enthält das Gehäuse das Außengehäuse 210 und das Teilgehäuse 20, das an der Innenseite des Außengehäuses 210 eingepasst und befestigt ist. Die Membran 30, das Positionierelement 250, das Wärmeisolationselement 260, das Druckmesselement 270 und das Vorlastaufbringungselement 280 sind auf dem Teilgehäuse 20 angeordnet.
Dementsprechend können die Membran 30, das Positionierelement 250, das Wärmeisolationselement 260, das Druckmesselement 270 und das Vorlastaufbringungselement 280 zu dem Teilgehäuse 20 vormontiert werden, um das Sensormodul M2 zu bilden.
Wenn sich daher die Montageform oder dergleichen je nach Anwendungsziel unterscheidet, wird für jedes Anwendungsziel nur das Außengehäuse 210 eingestellt und das Sensormodul M2 gemeinsam genutzt werden.
Darüber hinaus schränkt das Begrenzungselement 300 die relative Bewegung zwischen dem Leitungsdraht 290 und dem Außengehäuse 210 ein, das eine lange Form in der axialen S-Richtung aufweist und auch als der erste Leiter dient, und hält den Abstand dazwischen konstant.
Dadurch können Schwankungen der Parasitärkapazität zwischen dem Außengehäuse 210 und dem Leitungsdraht 290 verhindert werden. Dadurch kann das Auftreten von Störungen aufgrund der Schwankungen der Parasitärkapazität verhindert werden und ein hochpräzises Ausgabesignal erreicht werden.
Da das Begrenzungselement 300 aus geformten Gummi besteht, wird die Montage erleichtert werden, die von dem Motor über das Außengehäuse 210 übertragene Schwingung auf den Leitungsdraht 290 kann reduziert oder verhindert werden und ein gewünschter elektrischer Verbindungszustand aufrechterhalten werden.
27 zeigt ein erstes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform aufgebrachten Begrenzungselements.
Ein Begrenzungselement 320 gemäß dem ersten Variationsbeispiel wird als geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet.
Das Begrenzungselement 320 weist die gleiche Längenabmessung L4 wie oben beschrieben auf und enthält eine Vielzahl von ringförmigen Einpassabschnitten 320a, eine Vielzahl von ausgehöhlten Abschnitten 320b und ein Einpassloch 321.
Die Vielzahl der ringförmigen Einpassabschnitte 320a sind in gleichen Abständen in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und sind ausgebildet, um eine Außendurchmesserabmessung aufzuweisen, die es den ringförmigen Einpassabschnitte 320a ermöglicht eng eingepasst zu werden, hier gedrückt-eingepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 210.
Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 320b sind in gleichen Abständen in der axialen S-Richtung voneinander getrennt und unter der Vielzahl der ringförmigen Einpassabschnitte 320a angeordnet. Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 320b wird durch Entfernen des Materials gebildet, um eine säulenförmige Form zu bilden, die einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der der ringförmigen Einpassabschnitte 320a.
Die Vielzahl der ausgehöhlten Abschnitte 320b sind Bereiche, die nicht in Kontakt mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 sind, wenn das Begrenzungselement 320 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 320 ist ausgebildet, sodass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Das Einpassloch 321 ist koaxial mit der Achse S angeordnet und erstreckt sich, um in die axiale S-Richtung einzudringen, so dass der Leitungsdraht 290 eng eingepasst wird und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Gemäß dem Begrenzungselement 320 des ersten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangseffekte wie die des Begrenzungselements 300 erzielt werden.
28 und 29 zeigen ein zweites Variationsbeispiel des auf den Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform aufgebrachten Begrenzungselements.
Das Begrenzungselement 330 gemäß dem zweiten Variationsbeispiel wird als ein geformter Gummi durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterial wie oben beschrieben gebildet, und der geformte Gummi wird in einer langen säulenförmigen Form mit einem im Wesentlichen kreuzförmigen Schnitt in der axialen S-Richtung ausgebildet.
Das Begrenzungselement 330 weist die gleiche Länge L4 wie oben beschrieben auf und enthält vier äußere periphere Einpassflächen 330a, vier ausgehöhlte Abschnitte 330b und ein Einpassloch 331.
Die vier äußeren peripheren Einpassflächen 330a sind in gleichen Abständen um die Achse S getrennt, um einen Teil der säulenförmigen äußeren peripheren Fläche zu definieren, und sind ausgebildet, sodass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die es dem äußeren peripheren Einpassflächen 330a ermöglicht eng eingepasst zu sein, hier, pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 210.
Wie in 29 dargestellt, sind die vier ausgehöhlten Abschnitte 330b in gleichen Abständen um die Achse S voneinander getrennt und zwischen den vier äußeren peripheren Einpassflächen 330a angeordnet. Die vier ausgehöhlten Abschnitte 330b werden durch Entfernen des Materials ausgebildet, sodass sie einen fächerförmigen Querschnitt mit einem zentralen Winkel von etwa 90 Grad bilden und sich in der axialen S Richtung erstrecken.
Die vier ausgehöhlten Abschnitte 330b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 330 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 330 ist ausgebildet, so dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Das Einpassloch 331 ist koaxial mit der Achse S angeordnet und erstreckt sich, um in der axialen S-Richtung einzudringen, um es dem Leitungsdraht 290 zu ermöglichen eng eingepasst zu werden und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 330 des zweiten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangs-Effekte wie die der Begrenzungselemente 300 und 310 erzielt werden.
30 zeigt ein drittes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform aufgebrachten Begrenzungselements.
Das Begrenzungselement 340 gemäß dem dritten Variationsbeispiel wird als geformter Gummi mit einer langen Säulenform in der axialen S-Richtung durch eine Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet.
Das Begrenzungselement 340 weist die gleiche Länge L4 wie oben beschrieben auf und umfasst eine äußere periphere Einpassfläche 340a und ein Einpassloch 341.
Die äußere periphere Einpassfläche 340a ist ausgebildet, sodass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die es der äußeren peripheren Einpassfläche 340a eng eingepasst zu werden, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13.
Das Einpassloch 341 ist koaxial mit der Achse S angeordnet und erstreckt sich, um in der axialen S-Richtung einzudringen, so dass es dem Leitungsdraht 290 ermöglicht wird eng eingepasst wird und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Gemäß dem Begrenzungselement 340 des dritten Variationsbeispiels kann der Leitungsdraht 290 fester befestigt und fester gehalten werden.
31 zeigt ein viertes Variationsbeispiel des auf den Drucksensor gemäß der zweiten Ausführungsform aufgebrachten Begrenzungselements.
Das Begrenzungselement 350 gemäß dem vierten Variationsbeispiel wird als geformter Gummi mit einer langen mehrstufigen Säulenform in der axialen S-Richtung unter Verwendung einer Form oder dergleichen unter Verwendung des gleichen Gummimaterials wie oben beschrieben gebildet.
Das Begrenzungselement 350 weist die gleiche Längenabmessung L4 wie oben beschrieben auf und enthält drei äußere periphere Einpassflächen 350a, zwei ausgehöhlte Abschnitte 350b und eine Einpassnut 351.
Die drei äußeren peripheren Einpassflächen 350a sind in gleichen Abständen in der Achse S voneinander getrennt und ausgebildet, sodass sie eine Außendurchmesserabmessung aufweisen, die dem äußeren peripheren Einpassflächen 350a ermöglicht eng eingepasst zu werden, hier pressgepasst an die Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 des Außengehäuses 210.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 350b sind in der axialen S-Richtung getrennt und zwischen den drei äußeren peripheren Einpassflächen 350a angeordnet. Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 350b werden durch Entfernen des Materials so gebildet, dass eine säulenförmige Form mit einem Außendurchmesser kleiner als der der äußeren peripheren Einpassfläche 350a ist.
Die beiden ausgehöhlten Abschnitte 350b sind Bereiche, die nicht mit der inneren Wandfläche des Durchgangslochs 13 in Kontakt kommen, wenn das Begrenzungselement 350 in das Durchgangsloch 13 des Außengehäuses 210 eingepasst wird.
Das heißt, das Begrenzungselement 350 wird so ausgebildet, dass es teilweise mit der inneren Wandfläche des Gehäuses in Kontakt kommt.
Die Einpassnut 351 wird durch drei in der Achse S voneinander angeordnete Einpassnuten 351a definiert und erstreckt sich in der axialen S-Richtung, so dass dem Leitungsdraht 290 ermöglicht wird eng eingepasst zu sein und dort hindurch eingesetzt werden kann.
Ähnlich wie in 15 dargestellt, wird in dem Bereich der äußeren peripheren Einpassfläche 350a die Einpassnut 351a in einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform auf der Ebene senkrecht zu der Achse S ausgebildet.
Gemäß dem Begrenzungselement 350 des vierten Variationsbeispiels können die gleichen Vorgangs-Effekte wie die der Begrenzungselemente 300, 320 und 330 erzielt werden.
Da die Einpassnut 351 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und der Leitungsdraht 290 zwischen der Einpassnut 351 und der Innenwandfläche des Durchgangslochs 13 gehalten und befestigt ist, kann die Montage des Begrenzungselements 350 leichter durchgeführt werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Längenabmessungen L2 und L4 der Begrenzungselemente 100, 120, 130, 140, 150, 160, 300, 320, 330, 340 und 350 etwas kürzer dargestellt als die Längenabmessungen L1 und L3 des Durchgangslochs 13. Die Längenabmessungen L2 und L4 sind jedoch nicht beschränkt, und ein Begrenzungselement mit einer kürzeren Abmessung kann angenommen werden, solange die relative Bewegung zwischen dem ersten Leiter (dem ersten Leitungsdraht 91, dem Außengehäuse 210) und dem zweiten Leiter (der zweite Leitungsdraht 92, der Leitungsdraht 290) eingeschränkt werden kann.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird die Membran 30, die mit dem flexiblen plattenförmigen Abschnitt 31 und dem Vorsprung 32 integral bereitgestellt ist, als die Membran dargestellt. Die Membran ist jedoch nicht beschränkt darauf, und es kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der der flexible plattenförmige Abschnitt 31 und der Vorsprung 32 getrennt ausgebildet sind, der flexible plattenförmige Abschnitt 31 als die Membran fungiert und der Vorsprung 32 als Kraftübertragungselement fungiert.
In der ersten und zweiten Ausführungsform enthält das Gehäuse die Außengehäuse 10, 210 und das Teilgehäuse 20. Allerdings ist das Gehäuse nicht beschränkt darauf, und ein Gehäuse kann angenommen werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird der mit den Wärmeisolationselementen 60 und 260 bereitgestellter Drucksensor dargestellt. Der Drucksensor ist jedoch nicht beschränkt darauf, und die Wärmeisolationselementen 60 und 260 können abgeschafft werden.
In der ersten Ausführungsform wird der erste Leitungsdraht 91 als erster Leiter und der zweite Leitungsdraht 92 als zweiter Leiter dargestellt. In der zweiten Ausführungsform wird der Leitungsdraht 290 als zweiter Leiter dargestellt. Der Leiter ist jedoch nicht beschränkt darauf, und ein stiftförmiger Leiter oder ein Leiter mit anderen Formen kann angenommen werden, solange der Leiter eine lange Größe in der axialen S Richtung aufweist.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird der geformte Gummi als ein elastisches Material als Begrenzungselement verwendet. Das Begrenzungselement ist jedoch nicht darauf beschränkt, und ein Fluidfüller kann gefüllt und ausgehärtet werden, um nicht in den Bereich der Vorlastaufbringungselemente 80 und 280 zu fließen.
In der ersten Ausführungsform sind die Begrenzungselemente 100, 120, 130, 140, 150 und 160 eng an den Durchgangslöchern 13 des Außengehäuses 10 angebracht. Die Begrenzungselemente müssen jedoch nicht in solch einer Weise angeordnet sein, und ein in dem Außengehäuse 10 angeordnetes Begrenzungselement ohne die innere Wandfläche des Durchgangslochs 13 zu kontaktieren kann angenommen werden, solange die relative Bewegung zwischen dem ersten Leitungsdraht 91 und dem zweiten Leitungsdraht 92 eingeschränkt werden kann.
Wie oben beschrieben, kann der Drucksensor der vorliegenden Erfindung Schwankungen in der Parasitärkapazität unterdrücken oder verhindern, um das Auftreten von Störungen zu unterdrücken oder zu verhindern, und kann somit nicht nur als Drucksensor zur Druckerfassung eingesetzt werden, insbesondere der Druck von Verbrennungsgas in einem Brennraum eines Motors, begleitet von Schwingungen, sondern auch als ein Drucksensor zur Erfassung des Drucks eines Druckmediums in einer anderen Schwingungsumgebung als der Motor.
Bezugszeichenliste

S: Achse
10: Außengehäuse (Gehäuse)
20: Teilgehäuse (Gehäuse)
30: Membran
70: Druckmesselement
71: erste Elektrode
72: piezoelectrisches Element
73: zweite Elektrode
80: Vorlastaufbringungselement
91: Erster Leitungsdraht (erster Leiter)
92: Zweiter Leitungsdraht (zweiter Leiter)
100, 120, 130, 140, 150, 160: Begrenzungselement
101: erstes Einpassloch
102: zweites Einpassloch
121, 131, 141, 151, 161: erste Einpassnut
122, 132, 142, 152, 162: zweite Einpassnut
110: Verbinder
112: erster Anschluss
113: zweiter Anschluss
210: Außengehäuse (Gehäuse, erster Leiter)
270: Druckmesselement
273: zweite Elektrode
280: Vorlastaufbringungselement
290: Leitungsdraht (zweiter Leiter)
310: Verbinder
312: Anschluss
300, 320, 330, 340, 350: Begrenzungselement
301,321,331,341: Einpassloch
351: Einpassnut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5006695 [0007]
JP 2016121955 [0007]

Claims

Drucksensor, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: ein Gehäuse in zylindrischer Form; eine Membran, die an einem vorderen Ende des Gehäuses befestigt ist und einem Druckmedium ausgesetzt ist, ein Druckmesselement, das eine erste Elektrode, ein piezoelektrisches Element und eine zweite Elektrode umfasst, die nacheinander innerhalb des Gehäuses geschichtet sind; einen ersten Leiter in einer langen Form, der elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist; einen zweiten Leiter in einer langen Form, der elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, und ein Begrenzungselement, aufweisend Isolierung, angeordnet in dem Gehäuse und konfiguriert, um eine relative Bewegung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter zu begrenzen.
Drucksensor gemäß Anspruch 1, wobei das Begrenzungselement aus einem elastischen Material gebildet ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein Vorlastaufbringungselement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Druckmesselement in Richtung der Membran zu drücken, um eine Vorlast aufzubringen, wobei das Begrenzungselement in einem Bereich angeordnet ist, der von dem Vorlastaufbringungselement abweicht.
Drucksensor gemäß Anspruch 3, wobei das Gehäuse umfasst: ein Außengehäuse; und ein Teilgehäuse, das in das Außengehäuse eingepasst ist und befestigt ist, wobei die Membran, das Druckmesselement und das Vorlastaufbringungselement in dem Teilgehäuse angeordnet sind, und das Begrenzungselement in dem Außengehäuse angeordnet ist.
Drucksensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Leiter ein erster Leitungsdraht ist, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, der zweite Leiter ein zweiter Leitungsdraht ist, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und der erste Leitungsdraht und der zweite Leitungsdraht an dem Begrenzungselement eingepasst sind und befestigt sind.
Drucksensor gemäß Anspruch 5, wobei das Begrenzungselement an dem Gehäuse eingepasst und befestigt ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend: einen Verbinder, der an einem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist, wobei der erste Leitungsdraht elektrisch mit einem ersten Anschluss des Verbinders verbunden ist, der zweite Leitungsdraht elektrisch mit einem zweiten Anschluss des Verbinders verbunden ist, und das Begrenzungselement zwischen dem Vorlastaufbringungselement und dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist.
Drucksensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Begrenzungselement als geformter Gummi ausgebildet ist, der eine lange säulenartige Form in einer axialen Richtung des Gehäuses aufweist, und wobei der geformte Gummi umfasst: ein erstes Einpassloch, das sich erstreckt, um in der axialen Richtung einzudringen, so dass es dem ersten Leitungsdraht ermöglicht ist, eingepasst zu sein und dort hindurch eingesetzt zu werden; und ein zweites Einpassloch, das sich erstreckt, um in der axialen Richtung einzudringen, so dass es dem zweiten Leitungsdraht ermöglicht ist, eingepasst zu sein und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Drucksensor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Begrenzungselement als ein geformter Gummi ausgebildet ist, aufweisend eine lange säulenförmigen Form in einer axialen Richtung des Gehäuses, und wobei der geformte Gummi umfasst: eine erste Einpassnut, die sich in der axialen Richtung erstreckt, um zu ermöglichen, dass der erste Leitungsdraht eingepasst ist und durch sie hindurch eingesetzt wird; und eine zweite Einpassnut, die sich in der axialen Richtung erstreckt, um dem zweiten Leitungsdraht zu ermöglichen eingepasst zu sein und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Drucksensor gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Begrenzungselement ausgebildet ist, um teilweise in Kontakt mit einer Innenwandfläche des Gehäuses zu sein.
Drucksensor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Gehäuse ausgebildet ist, um auch als der erste Leiter zu dienen, der zweite Leiter ein Leitungsdraht ist, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, der Leitungsdraht an dem Begrenzungselement eingepasst und befestigt ist, und das Begrenzungselement an dem Gehäuse eingepasst und befestigt ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 11, der ferner umfasst: einen Verbinder, der an einem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist, der Leitungsdraht elektrisch mit einem Anschluss des Verbinders verbunden ist, und das Begrenzungselement zwischen dem Anschluss und dem Vorlastaufbringungselement angeordnet ist.
Drucksensor gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Begrenzungselement als ein geformter Gummi ausgebildet ist, der eine lange säulenartige Form in einer axialen Richtung des Gehäuses aufweist, und wobei der geformte Gummi ein Einpassloch aufweist, das sich erstreckt, um in der axialen Richtung einzudringen, um es dem Leitungsdraht zu ermöglichen, eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Drucksensor gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Begrenzungselement als ein geformter Gummi ausgebildet ist, der eine lange säulenartige Form in der axialen Richtung des Gehäuses aufweist, und wobei der geformte Gummi eine Einpassnut aufweist, die sich in der axialen Richtung erstreckt, um es dem Leitungsdraht zu ermöglichen, eingepasst und dort hindurch eingesetzt zu werden.
Drucksensor gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Begrenzungselement ausgebildet ist, um teilweise in Kontakt mit einer Innenwandfläche des Gehäuses zu sein.