DE19945677C1 - Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE19945677C1
DE19945677C1 DE19945677A DE19945677A DE19945677C1 DE 19945677 C1 DE19945677 C1 DE 19945677C1 DE 19945677 A DE19945677 A DE 19945677A DE 19945677 A DE19945677 A DE 19945677A DE 19945677 C1 DE19945677 C1 DE 19945677C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layers
electrical
holes
injection nozzle
electrical feedthrough
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19945677A
Other languages
English (en)
Inventor
Gerhard Kroetz
Ulrich Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE19945677A priority Critical patent/DE19945677C1/de
Priority to PCT/DE2000/003000 priority patent/WO2001024321A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19945677C1 publication Critical patent/DE19945677C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/533Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/005Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/005Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24Fuel-injection apparatus with sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247Pressure sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/248Temperature sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/52Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5219Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/73Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
    • H01R13/74Means for mounting coupling parts in openings of a panel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Eine druckdichte elektrische Durchführung umfaßt ein Trennelement (10) aus einer Vielzahl von keramischen Schichten (11, 12, 13), durch die sich jeweils ein Abschnitt (21, 22, 23) eines Leitungselements erstreckt. Die Abschnitte (21, 22, 23) des Leitungselements (20), die sich in den aneinandergrenzenden Schichten (11, 12, 13) befinden, sind lateral zueinander versetzt angeordnet und über laterale Leiterbahnen (31, 32) miteinander verbunden. Die elektrische Durchführung ist z. B. in der Wandung einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors angeordnet, um einen Sensor im Innenraum der Einspritzdüse mit dem Außenraum elektrisch zu verbinden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Elektrische Durchführungen sind in verschiedenen Bereichen der Technik von Bedeutung, beispielsweise um eine elektrische Verbindung zwischen gasbefüllten oder druckbeaufschlagten Räumen und dem Außenraum zu gewährleisten. Auch ist es oftmals notwendig, abgeschlossene, evakuierte Räume mit einer elektrischen Durchführung zu versehen, die in der Wandung des betreffenden Raumes angeordnet ist um eine elektrische Verbindung zwischen dem evakuierten Raum und dem Außenraum herzustellen. Die elektrischen Durchführungen müssen dabei hermetisch dicht sein.
In der DE 28 44 787 A1 ist beispielsweise eine elektrische Anschlußvorrichtung gezeigt, bei der in einem Gehäuse mehrere übereinanderliegende Einsätze angeordnet sind, durch die sich Kontakte erstrecken.
Die DE-PS 11 10 726 zeigt ein explosionsgeschütztes elektrisches Schaltgerät mit einem Anschlußraum, der mit Gießharz gefüllt ist. Ein Anschlußkabel 7 führt auf einer Seite in den Anschlußraum, wo es sich in mehrere Anschlußleitungen verzweigt, die auf der anderen Seite herausführen.
Die DE-AS 11 61 969 offenbart eine Anordnung zum Abdichten von elektrischen Leitern mit einem pfannenförmigen Isolierteil, das in seiner Bodenwand eine Öffnung hat, in welche ein Z-förmig abgebogener Leiter eingesetzt ist.
Eine weitere bekannte elektrische Durchführung ist in Fig. 6 gezeigt. Die Durchführung hat ein Stahlgehäuse 100, in dem ein Isolator 200 angeordnet ist. Mehrere Drähte bzw. Drahtstifte 300 erstrecken sich durch den Isolator 200. Der Isolator 200 und die Drahtstifte 300 sind hermetisch Dicht, so daß kein Austausch von Stoffen von einer Seite des Isolators 200 zur anderen Seite stattfinden kann. Derartige elektrische Durchführungen sind z. B. eingeglast um die erforderliche hermetische Dichtheit zu gewährleisten.
Die bekannten elektrischen Durchführungen haben jedoch verschiedene Nachteile. Zum einen sind sie nur eingeschränkt miniaturisierbar, da die im Isolator eingebetteten Drahtstifte relativ viel Raum erfordern. Zum anderen sind sie aufwendig in der Herstellung, wodurch sich bei der Fertigung hohe Kosten ergeben. Ein weiterer wesentlicher Nachteil derartiger elektrischer Durchführungen ist ihre eingeschränkte Temperatur- und Druckstabilität. Bei hohen Drücken im Bereich von 1000 bar und mehr besteht die Gefahr der Zerstörung, insbesondere bei geringen Baugrößen. Bei hohen Temperaturen im Bereich von über 100°C ist die hermetische Dichtheit zumeist nicht mehr gewährleistet und es besteht ebenfalls die Gefahr der Zerstörung des Bauteils.
Im Innenraum von Einspritzdüsen können z. B. Drücke von 1500 bar und mehr auftreten. Die bekannten elektrischen Durchführungen sind aufgrund der oben beschriebenen Nachteile vollkommen ungeeignet für derartige Anwendungen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Durchführung zu schaffen, die einen geringeren Bauraum erfordert und dennoch hochdruckfest und hochtemperaturtauglich gestaltet werden kann. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung angegeben werden, das kostengünstig durchführbar ist und mit dem hochdruckfeste und hochtemperaturtaugliche elektrische Durchführungen geschaffen werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die elektrische Durchführung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung gemäß Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung ist insbesondere für eine Einspritzdüse geeignet und umfaßt ein Trennelement zur Trennung zweier Räume und ein Leitungselement, das in dem Trennelement angeordnet ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Räumen herzustellen, wobei das Trennelement aus mehreren Schichten gefertigt ist, in denen jeweils ein Abschnitt des Leitungselements verläuft, wobei die Abschnitte parallel zu den Schichtebenen zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei die Abschnitte über laterale Leiterbahnen miteinander verbunden sind, die zwischen den aneinandergrenzenden Schichten verlaufen.
Durch den gegenseitigen Versatz der einzelnen Abschnitte des Leitungselements wird eine besonders hohe Druckstabilität erreicht. Der Druck lastet nicht auf einem einzelnen Leitungselement innerhalb des Trennelements, sondern wird über die Vielzahl von Schichten verteilt. Die elektrische Durchführung kann bei einer Dicke von weniger als einem Millimeter einem Druck von 1000 bar und mehr standhalten.
Vorzugsweise ist das Trennelement aus Keramik gefertigt. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Temperatur- und Druckstabilität. In den einzelnen Schichten, aus denen das Trennelement aufgebaut ist, sind bevorzugt ein oder mehrere durchgehende Löcher angeordnet, die z. B. mit einem elektrisch leitenden Material versehen sind um Durchkontaktierungen zu bilden. Insbesondere können die Durchkontaktierungen bzw. die Abschnitte des Leitungselements aus einer Metallpaste gefertigt sein, die in die durchgehenden Löcher eingebracht ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine besonders rationelle und kostengünstige Fertigung.
Das Trennelement kann z. B. aus Keramik und z. B. in Green-Tape-Technologie gefertigt sein. Die einzelnen Schichten beziehungsweise Keramikschichten können eine Dicke von 10 bis 250 µm aufweisen, vorzugsweise 95 bis 210 µm und insbesondere bevorzugt ca. 130 µm.
Insbesondere kann die elektrische Durchführung im Gehäuse einer Einspritzdüse für einen Verbrennungsmotor angeordnet sein. Beispielsweise verbindet die elektrische Durchführung ein Meßelement, das zur Messung des Kraftstoffflusses und/oder eines anderen Kraftstoffparameters im Innenraum einer Einspritzdüse angeordnet ist, mit dem Außenraum. Als Kraftstoffparameter kommen z. B. auch Druck oder Temperatur in Betracht. Bevorzugt kann die Durchführung auch in den Brennraum einer Brennkraftmaschine führen um dort eine Druckmessung zu ermöglichen. Auch ist eine Durchführung in eine Vakuumkammer möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung umfaßt die Schritte: Bereitstellen mindestens einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material; Einbringen von einem oder mehreren durchgehenden Löchern in die Schicht, derart, daß die Löcher nach dem Zusammenfügen mehrerer Schichten zueinander versetzt angeordnet sind; Einbringen von elektrisch leitendem Material in die durchgehenden Löcher um Durchkontaktierungen zu bilden; Aufbringen von Leiterbahnen auf mindestens eine Schicht; und Zusammenfügen der Schichten. Durch das Verfahren kann auf kostengünstige Weise eine elektrische Durchführung hergestellt werden, die bei kleiner Bauweise erhöhten Drücken standhält.
Bei dem Verfahren werden die Schichten vorzugsweise aus Keramik in Green-Tape- Technologie gefertigt und z. B. nach dem Zusammenfügen zu einem monolithischen Block gesintert. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit und Temperaturstabilität.
Bevorzugt wird in die durchgehenden Löcher der Schicht bzw. der einzelnen Schichten eine Metallpaste eingebracht. Die Schichten werden beispielsweise im Batch-Prozeß gefertigt, wobei eine großflächige Schicht nach dem Einbringen der Löcher in mehrere kleine Schichten vereinzelt wird. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine schnelle und kostengünstige Herstellung bei besonders kleiner Bauweise.
Bevorzugt werden die zusammengefügten Schichten mit den Durchkontaktierungen im Gehäuse einer Einspritzdüse angeordnet, z. B. um eine elektrische Verbindung zu einem Meßelement im Innenraum der Einspritzdüse bereitzustellen. Dadurch wird eine Messung des Kraftstoffflusses in der Einspritzdüse möglich. Das Meßsignal kann beispielsweise zur Steuerung der Einspritzdüse rückgekoppelt werden um die optimale Einspritzmenge zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft beschrieben, in denen
Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine elektrische Durchführung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine elektrische Durchführung mit einem Meßelement gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Explosionsdarstellung zeigt;
Fig. 3 eine perspektivische Schnittansicht der elektrischen Durchführung von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine Einspritzdüse für einen Verbrennungsmotor zeigt, die eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung an einem vorderen Abschnitt ihres Gehäuses zeigt;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich der in Fig. 4 gezeigten Einspritzdüse zeigt;
Fig. 6 eine bekannte elektrische Durchführung zeigt.
Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte elektrische Durchführung hat ein Trennelement 10 aus isolierendem Material, das aus mehreren Schichten 11, 12, 13 aufgebaut bzw. gefertigt ist. Die Schichten 11, 12, 13 sind Keramikschichten, die parallel zueinander ausgerichtet sind und an den Schichtgrenzen fest miteinander verbunden sind. In jeder Schicht befindet sich ein Abschnitt 21, 22, 23 eines Leitungselements 20, das eine elektrische Verbindung zwischen der Oberseite 10a und der Unterseite 10b des Trennelements darstellt. Die Abschnitte 21, 22, 23 des Leitungselements 20 sind versetzt zueinander angeordnet und durch laterale Leiterbahnen 31, 32 miteinander verbunden. Auf der Oberseite 10a und der Unterseite 10b des Trennelements 10 befindet sich jeweils ein Kontaktpad bzw. Kontaktelement 30a, 30b, das aus einer metallischen Schicht besteht und als Anschluß für elektrische Elemente auf beiden Seiten des Trennelements 10 dient.
Die Leitungsabschnitte 21, 22, 23 sind durch Metalle bzw. Metallisierungen gebildet, die in durchgehenden Löchern in den Keramikschichten 11, 12, 13 ausgebildet sind. In der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform sind die durchgehenden Löcher bzw. Via-Löcher mit einer Metallpaste gefüllt. Es ist aber ebenso möglich, daß die Löcher jeweils nur an ihrem Rand bzw. an ihrer inneren Wandung metallisiert sind, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen Ober- und Unterseite 10a, 10b des Trennelements 10 zu bilden.
Die Löcher, die mit der Metallisierung die Leitungsabschnitte 21, 22, 23 bilden, verlaufen senkrecht zu den Ebenen der Schichten 11, 12, 13. Der gegenseitige Versatz von einem Abschnitt zum nächsten ist lateral d. h. er verläuft parallel zu den Schichtebenen. Jeder Abschnitt 21, 22, 23 erstreckt sich durch eine Schicht 11, 12, 13, so daß der Versatz jeweils an den Schichtgrenzen auftritt. Jeder Abschnitt 21, 22, 23 bildet eine Durchkontaktierung in der jeweiligen Schicht 11, 12, 13.
Die Leiterbahnen 31, 32 sind Metallschichten bzw. -bahnen, die auf der jeweiligen Oberseite und/oder Unterseite der betreffenden Schicht aufgedampft oder aufgedruckt sind. Die Leiterbahnen 31, 32 sind sehr kompakt bzw. klein ausgestaltet und haben in der Regel eine Dicke von 10 bis 20 µm. Sie können aber auch wesentlich dünner ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer Dicke von 1 µm oder weniger.
Die aus den einzelnen Abschnitten 21, 22, 23 bzw. Durchkontaktierungen und Leiterbahnen 31, 32 gebildeten Leitungselemente 20 verlaufen zickzackförmig durch das Trennelement 10. In dem in Fig. 1 gezeigten Abschnitt der elektrischen Durchführung sind nur zwei Leitungselemente 20 dargestellt, die durch drei aneinandergrenzende Keramikschichten 11, 12, 13 verlaufen. Es können jedoch auch drei, vier oder wesentlich mehr Leitungselemente 20 in der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung vorgesehen sein. Ebenso ist die Anzahl der Schichten nicht auf zwei oder drei begrenzt. Besonders vorteilhaft ist z. B. die Verwendung einer Vielschicht-Keramik als Trennelement 10, die beispielsweise aus bis zu 80 einzelnen Schichten aufgebaut sein kann. Diese sind davon jeweils mit Via-Löchern versehen, in denen Metall eingebracht ist. Die Schichten 11, 12, 13 sind fest miteinander verbunden bzw. verbacken und bilden ein monolithisches Teil.
Die Keramikschichten 11, 12, 13 des in Fig. 1 gezeigten Trennelements 10 haben eine Dicke von ca. 130 µm. Durch den gegenseitigen Versatz der befüllten Löcher lastet der Druck nicht auf den Löchern bzw. Metallfüllungen, sondern er wird großflächig über die einzelnen Schichten verteilt.
Bei vier Leitungselementen bzw. Leitungsdurchführungen 20 beträgt die Baugröße der elektrischen Durchführung in lateraler Richtung in der hier gezeigten Ausführungsform lediglich ca. 2 mm. Trotz dieser geringen Baugröße hält das Bauteil hohen Drücken stand.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung mit einem angeschlossenen Sensor- bzw. Meßelement 50 in einer Explosionsansicht gezeigt. Die einzelnen Keramikschichten 11, 12, 13 sind fest miteinander verbacken bzw. verbunden und befinden sich in einem zylindrischen Hohlraum 61, der in einem Gehäuse bzw. Rahmen 60, der ebenfalls zylindrisch gestaltet ist, ausgebildet ist. Auf der dem Betrachter zugewandten Unterseite der Keramikschicht 11 sind zwei Leiterbahnen 31 aufgebracht, die sich entlang der Schichtgrenze lateral erstrecken. Jede Leiterbahn 31 verbindet einen Leitungsabschnitt 22, der sich durch die mittlere Schicht 12 erstreckt, mit einem dazu versetzt angeordneten Leitungsabschnitt 21, der sich durch die erste Schicht 11 erstreckt (siehe Fig. 3).
Die Leitungsabschnitte 22 sind, wie in Fig. 3 erkennbar, wiederum jeweils mit einer weiteren lateralen Leiterbahn 32 verbunden, die sich auf der angrenzenden Schicht 13 befindet. Die lateralen Leiterbahnen 32 sind in Fig. 2 auf der Rückseite der Schicht 13 bzw. der dem Betrachter abgewandten Seite angeordnet. Der Verlauf der beiden Leitungselemente 20 mit ihren dazugehörigen Leitungsabschnitten 21, 22, 23 und lateralen Leitungsabschnitten bzw. Leiterbahnen 31, 32 ist in Fig. 3 dargestellt. Zwischen den Leitungsabschnitten 21 und 22 bzw. 22 und 23 jedes Leitungselements 20 besteht ein lateraler Versatz, der über die jeweilige Leiterbahn 31 bzw. 32 überbrückt wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Leitungsabschnitten 31 deuten die Kreise in den Elementen 31 die Lage des Locher durch die Keramikscheibe 11 an. Der Leitungsabschnitt 32 an der Keramikscheibe 12 ist auf gleiche Weise ausgeführt.
An der Außenseite des Trennelements 10 bzw. der äußeren Schicht 13 befindet sich das Meßelement 50, das durch eine Leiterbahn oder einen Draht bzw. Metalldraht gebildet wird, die auf dem Trennelement 10 angeordnet ist. Mit dem Meßelement 50 kann eine Flußmessung in einem strömenden Medium erfolgen, indem der elektrische Widerstand der Leiterbahn gemessen wird. Dieser Widerstand ist bekanntlich temperaturabhängig und ändert sich somit in Abhängigkeit von der Fließ- bzw. Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums.
Fig. 4 zeigt eine Einspritzdüse 80 für eine Verbrennungskraftmaschine, die eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung 9 aufweist. Die elektrische Durchführung 9 ist wie oben beschrieben aufgebaut und erstreckt sich durch einen Bereich der Wandung des Gehäuses 81 der Einspritzdüse 80 in ihren Innenraum. Dort ist ein Sensor angebracht, mit dem der Kraftstofffluß innerhalb der Einspritzdüse 80 gemessen wird. Über außen gelegene Leitungen 82 wird der im Innenraum der Einspritzdüse 80 gelegene Sensor mit Strom versorgt. Gleichzeitig werden die erhaltenen Meßsignale über die Leitungen 82 einem Regelkreis zugeführt, der die Einspritzmenge des Kraftstoffs bzw. die Öffnung des Einspritzventils steuert. Im Innenraum der Einspritzdüse 80, der vom Kraftstoff durchströmt wird, herrscht z. B. ein Druck von ca. 1500 bar, dem die elektrische Durchführung standhält.
Selbstverständlich sind auch andere Arten von Sensoren im Innenraum der Einspritzdüse 80 möglich, die verschiedene Parameter messen können, wie z. B. den Druck oder die Temperatur des Kraftstoffs. Über die erfindungsgemäße elektrische Durchführung ist der jeweilige Sensor mit dem Außenraum zur Weitergabe der Meßsignale und/oder zur Stromversorgung elektrisch verbunden.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich der Einspritzdüse 80 mit der elektrischen Durchführung 9. Das zylindrische Gehäuse 81 der Einspritzdüse 80 hat an seinem vorderen Ende mehrere Düsenöffnungen 82. Im Inneren des Gehäuses 81 befindet sich eine bewegliche Ventilnadel 90, die zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum des Motors die Düsenöffnungen 82 frei gibt. Dazu wird bei jeder Einspritzung die Ventilnadel 90 in Richtung des Pfeils B nach oben bewegt, so daß sich die Nadelspitze vom Nadelsitz abhebt und Kraftstoff aus dem Innenraum 84 durch die Düsenöffnungen 82 herausgestoßen wird. Der Kraftstoff befindet sich im Innenraum 84 zwischen der Gehäusewandung 81 und der Ventilnadel 90 der Einspritzdüse 80.
Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung 9 befindet sich in einem Bereich der Gehäusewandung 81 und bildet einen druckdichten Verschluß, so daß unter dem hohen Druck im Innenraum 84 der Einspritzdüse 80 kein Kraftstoff durch die elektrische Durchführung nach außen strömen kann. Im Innenraum 84 der Einspritzdüse 80 ist das Meßelement 50 angeordnet, wie es oben unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben ist.
Fig. 6 zeigt den in der Einleitung diskutierten Stand der Technik mit einer herkömmlichen elektrischen Durchführung, bei der sich Drahtstifte durch einen Isolator erstrecken.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung werden dünne Filme aus einem Keramikmaterial mit durchgehenden Löchern bzw. Via-Löchern versehen, in die anschließend metallisches Material eingebracht wird. Die Löcher werden herausgestanzt und anschließend mit einer Metallpaste gefüllt. Dabei wird die Position der Löcher so gewählt, daß beim späteren Zusammensetzen der Schichten jeweils ein seitlicher Versatz zwischen den so geschaffenen Durchkontaktierungen vorhanden ist. Nun werden auf den Schichtoberflächen Leiterbahnen ausgebildet, beispielsweise durch Aufdampfen von Metall bzw. durch Drucken bzw. Siebdruck von Metallpasten. Die Positionen und Richtungen der Leiterbahnen werden so gewählt, daß sie nach dem Zusammenfügen der einzelnen Schichten die zueinander versetzten Durchkontaktierungen miteinander verbinden um so eine oder mehrere Leitungselemente auszubilden, die sich durch den gesamten Schichtaufbau erstrecken. Anschließend werdend die Schichten bzw. Keramikschichten aufeinandergelegt und fest miteinander verbunden. Durch Sintern werden die Keramikschichten miteinander verbacken, so daß sich ein monolithisches Gebilde ergibt.
Für eine besonders schnelle und kostengünstige Herstellung wird diese im Batch- Verfahren durchgeführt, wobei eine Keramikkachel oder -schicht mit einer Größe von ca. 25 cm2 wie oben beschrieben bearbeitet und anschließend in eine Vielzahl von Schichten vereinzelt wird. Danach werden die einzelnen Schichten aufeinander gestapelt bzw. fest miteinander verbunden, so daß sich die elektrische Durchführung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer oder mit mehreren durchgehenden Leitungselementen ergibt, die sich von einer Seite der Durchführung zur anderen Seite erstrecken.
Eine besonders kostengünstige Herstellung ergibt sich durch Verwendung der Green-Tape- Technologie, bei der die Keramikschichten vor dem Sintern elastische Eigenschaften besitzen.
Durch die Erfindung werden elektrische Durchführungen geschaffen, die kostengünstig herstellbar sind und eine hohe Druckfestigkeit bei sehr geringer Größe bzw. hoher Miniaturisierbarkeit aufweisen. Die elektrischen Durchführungen sind hochtemperaturtauglich und ermöglichen eine einfache Direktverbindung mit Elektronikeinheiten bzw. Sensorchips. Insbesondere wird es möglich, eine Einspritzdüse mit einem Sensor zu versehen, der den Kraftstofffluß im Innenraum der Einspritzdüse mißt und ein rückgekoppeltes Sensor-Aktor-System zur Steuerung des Kraftstoffflusses ermöglicht.

Claims (14)

1. Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, mit
einem Trennelement (10) zur Trennung zweier Räume, und
einem Leitungselement (20), das in dem Trennelement (10) angeordnet ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Räumen herzustellen, wobei das Trennelement (10) aus mehreren Schichten (11, 12, 13) gefertigt ist, durch die sich jeweils ein Abschnitt (21, 22, 23) des Leitungselements (20) erstreckt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte parallel zu den Schichtebenen zueinander versetzt angeordnet sind und über laterale Leiterbahnen (31, 32) miteinander verbunden sind, die zwischen den aneinandergrenzenden Schichten (11, 12, 13) verlaufen.
2. Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (10) aus Keramik gefertigt ist.
3. Elektrische Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Schichten (11, 12, 13) ein oder mehrere durchgehende Löcher angeordnet sind, die mit einem elektrisch leitenden Material versehen sind um Durchkontaktierungen zu bilden.
4. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (21, 22, 23) des Leitungselements (20) aus einer Metallpaste gefertigt sind, die in durchgehende Löcher eingebracht ist.
5. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (31, 32) auf mindestens eine der Schichten (11, 12, 13) aufgedampft oder aufgedruckt sind.
6. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (10) aus Keramik in Green-Tape- Technologie gefertigt ist.
7. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten (11, 12, 13) eine Dicke von 10 bis 250 µm aufweisen, vorzugsweise 95 bis 210 µm, insbesondere 130 µm.
8. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gehäuse (81) einer Einspritzdüse (80) angeordnet ist.
9. Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Meßelement (50), das zur Messung des Kraftstoffflusses und/oder eines anderen Kraftstoffparameters im Innenraum (84) einer Einspritzdüse (80) angeordnet ist, mit dem Außenraum elektrisch verbindet.
10. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bereitstellen einer oder mehrerer Schichten (11, 12, 13) aus elektrisch isolierendem Material;
Einbringen von einem oder mehreren durchgehenden Löchern in die jeweilige Schicht (11, 12, 13), derart, daß die Löcher nach dem Zusammenfügen mehrerer Schichten (11, 12, 13) zueinander versetzt angeordnet sind;
Einbringen von elektrisch leitendem Material in die durchgehenden Löcher um Durchkontaktierungen zu bilden;
Aufbringen von Leiterbahnen (31, 32) auf mindestens eine Schicht (11, 12, 13); und
Zusammenfügen der Schichten (11, 12, 13).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (11, 12, 13) aus Keramik in Green-Tape Technologie gefertigt werden und nach dem Zusammenfügen zu einem monolithischen Block gesintert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallpaste in die durchgehenden Löcher eingebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (11, 12, 13) im Batch-Prozeß gefertigt werden, wobei eine großflächige Schicht nach dem Einbringen der Löcher vereinzelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefügten Schichten (11, 12, 13) mit den Durchkontaktierungen im Gehäuse (81) einer Einspritzdüse (80) angeordnet werden, um eine elektrische Verbindung zu einem Meßelement (50) im Innenraum (84) der Einspritzdüse (80) bereitzustellen.
DE19945677A 1999-09-24 1999-09-24 Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Fee Related DE19945677C1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19945677A DE19945677C1 (de) 1999-09-24 1999-09-24 Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung
PCT/DE2000/003000 WO2001024321A1 (de) 1999-09-24 2000-09-02 Elektrische durchführung, insbesondere für eine einspritzdüse, und verfahren zu ihrer herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19945677A DE19945677C1 (de) 1999-09-24 1999-09-24 Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19945677C1 true DE19945677C1 (de) 2001-06-21

Family

ID=7923078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19945677A Expired - Fee Related DE19945677C1 (de) 1999-09-24 1999-09-24 Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19945677C1 (de)
WO (1) WO2001024321A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025201A1 (de) * 2007-05-30 2008-12-04 Semen Shofman Hermetische Mehrleitungsdurchführung
DE102008022742A1 (de) * 2008-05-08 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur druckdichten Durchführung elektrischer Leitungen sowie Feldgerät zur Prozessinstrumentierung mit einer derartigen Anordnung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007027665A1 (de) * 2007-06-15 2008-12-18 Robert Bosch Gmbh Piezoaktormodul mit Kabeldurchführungen und ein Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1161969B (de) * 1958-09-04 1964-01-30 Joseph Waldman & Sons Anordnung zum Abdichten von elektrischen Leitern in einem Kopfteil
DE2844787A1 (de) * 1977-10-25 1979-05-03 Bunker Ramo Elektrische anschlussvorrichtung
DE4303581A1 (de) * 1993-02-08 1994-08-11 Emitec Emissionstechnologie Elektrisch isolierende gasdichte Durchführung mindestens eines elektrischen Leiters durch einen metallischen Mantel
DE4336851A1 (de) * 1993-10-28 1995-05-04 Klein Schanzlin & Becker Ag Flüssigkeits- und gasdichte Leitungsdurchführung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1110726B (de) 1958-06-25 1961-07-13 Stahl Maschinenfabrik R Explosionsgeschuetztes elektrisches Schaltgeraet
US3055961A (en) * 1958-09-11 1962-09-25 Leeds & Northrup Co Quick disconnecting means for expendable thermocouples
GB1236062A (en) * 1967-06-13 1971-06-16 Gillett Tool Company Inc Electronically controlled fuel injection system for internal combustion engines
US4514590A (en) * 1982-10-08 1985-04-30 Kyle James C Electrical terminal assembly
DE3736198A1 (de) * 1987-10-26 1989-05-18 Voest Alpine Automotive Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen
US5573428A (en) * 1994-06-24 1996-11-12 Motorola, Inc. Hermetic electrical connector
DE19749395A1 (de) * 1997-11-07 1999-05-27 Bosch Gmbh Robert Hochtemperaturstabile Anschlußkontaktverstärkung sowie Verfahren zu deren Herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1161969B (de) * 1958-09-04 1964-01-30 Joseph Waldman & Sons Anordnung zum Abdichten von elektrischen Leitern in einem Kopfteil
DE2844787A1 (de) * 1977-10-25 1979-05-03 Bunker Ramo Elektrische anschlussvorrichtung
DE4303581A1 (de) * 1993-02-08 1994-08-11 Emitec Emissionstechnologie Elektrisch isolierende gasdichte Durchführung mindestens eines elektrischen Leiters durch einen metallischen Mantel
DE4336851A1 (de) * 1993-10-28 1995-05-04 Klein Schanzlin & Becker Ag Flüssigkeits- und gasdichte Leitungsdurchführung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025201A1 (de) * 2007-05-30 2008-12-04 Semen Shofman Hermetische Mehrleitungsdurchführung
DE102007025201B4 (de) * 2007-05-30 2009-04-16 Semen Shofman Hermetische Mehrleitungsdurchführung
DE102008022742A1 (de) * 2008-05-08 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur druckdichten Durchführung elektrischer Leitungen sowie Feldgerät zur Prozessinstrumentierung mit einer derartigen Anordnung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001024321A1 (de) 2001-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2201585B1 (de) Elektrisches vielschichtbauelement
DE4013812C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines luftdicht abgeschlossenen Elektronikbauelement-Pakets
EP1214756B1 (de) Einspritzdüse für verbrennungsmotoren
DE4330285C2 (de) Nicht-reziprokes Hochfrequenz-Schaltungselement und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2038624B1 (de) Elektrisches bauelement mit einem sensorelement und verfahren zur verkapselung eines sensorelements
DE4135007A1 (de) Bauelemente fuer oberflaechenmontage
EP2594120A2 (de) Gehäuse einer elektronischen schaltung für eine kraftstoffpumpe
DE19523977A1 (de) Microchip-Sicherung
DE19945677C1 (de) Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102007044348A1 (de) Anordnung zur gasdichten Durchführung mindestens eines elektrischen Leiters
DE3720447A1 (de) Elektrische verbindungen fuer abgeschirmte koaxialleiter
WO2000026972A1 (de) Verfahren zur herstellung piezoelektrischer aktoren
EP3613064B1 (de) Vielschichtbauelement und verfahren zur herstellung eines vielschichtbauelements
DE20218891U1 (de) Elektrischer Steckverbinder
EP1315253A1 (de) Kondensator-Körper sowie Filterstecker mit einen damit versehenen Kondensator
WO2014067644A1 (de) Keramikbauteil mit einem cermet-körper
DE2364920A1 (de) Spannungsvervielfacher-gleichrichtervorrichtung
WO2005098382A1 (de) Temperatursensor und verfahren zur justierung eines solchen
DE3231380C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses
EP3430653B1 (de) Piezoelektrisches aktuatorbauelement und herstellungsverfahren zum herstellen eines piezoelektrischen aktuatorbauelementes
DE10328285A1 (de) Leiterplatte
DE102018108021B4 (de) Leitungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leitungsanordnung
DE10224057A1 (de) Kontaktverbindung und Verfahren zu deren Herstellung
DE4410753C2 (de) Kondensator-Array
DE2554464B2 (de) Elektrischer Widerstand

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VOLKSWAGEN AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20130109

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee