DE19945677C1 - Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Elektrische Durchführung, insbesondere für eine Einspritzdüse, und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/46—Bases; Cases
- H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/005—Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
- F02M57/005—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
- F02M2200/247—Pressure sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
- F02M2200/248—Temperature sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/46—Bases; Cases
- H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
- H01R13/5219—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/73—Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
- H01R13/74—Means 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.
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).
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.
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)
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)
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)
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)
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 |
-
1999
- 1999-09-24 DE DE19945677A patent/DE19945677C1/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-02 WO PCT/DE2000/003000 patent/WO2001024321A1/de active Application Filing
Patent Citations (4)
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)
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 |